Жёлчные пигменты

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Билины»)
Перейти к: навигация, поиск

Жёлчные (или же́лчные) пигме́нты, также билиныбиологические пигменты, линейные тетрапирролы[1], формально являющиеся производными билана (билиногена) с окисленными терминальными пиррольными ядрами, образующиеся при катаболизме гема. Впервые выделены из жёлчи, которой придают характерную окраску, откуда и получили своё название; цвет различных жёлчных пигментов — от жёлто-оранжевого до сине-зелёного. Образуются во многих организмах как продукт метаболизма некоторых порфиринов. Билин (также называемый билихром) был назван как желчный пигмент млекопитающих, но его также можно обнаружить в низших позвоночных, беспозвоночных, а также в красных водорослях, зелёных растениях и цианобактериях. Цвет билинов может варьировать от красного, оранжевого, жёлтого и коричневого до голубого и зелёного.

Говоря химическим языком, билины это линейная структура из четырёх пиррольных колец (тетрапирролы). В человеческом метаболизме они представлены билирубином-продуктом разрушения гема. Гидроксиметилбилан это одно из популярных анаболических средств, получаемое реакцией биосинтеза порфобилиногена (ПБГ) и уропорфобилиногена I (реакция широко известена как порфобилиногенная деаминаза).

Билины были найденны в животных, а фикоцинобилины в хромофорах фотосинтетического пигмента фикоцианина в водорослях и растениях. В растениях билины также служат как фотопигменты фоторецепторного белка фитохрома. Примером билина беспозвоночных может служить микроматабилин, придающий зелёный цвет пауку Micrommata virescens[2].

Биосинтез и биологическая роль[править | править вики-текст]

Жёлчные пигменты образуются у позвоночных в результате метаболизации гемоглобина, миоглобина и гем-содержащих белков, при этом происходит окислительное расщепление α-метиновой связи гема (простетической группы гемоглобина).

Процесс катализируется гем-оксигеназой (КФ 1.14.99.3), при этом в качестве донора водорода выступает никотинамидадениндинуклеотидфосфат (NADPH):

гем + 3 AH2 + 3 O2 биливердин + Fe2+ + CO + 3 A + 3 H2O

В процессе также участвует гемопротеинредуктаза (КФ 1.14.99.3), восстанавливающая гем-оксигеназу.

На первой стадии реакции происходит гидроксилирование α-метиновой группы с образованием 5-гидроксигема, после чего гидроксилированный мостик окисляется с выделением оксида углерода и образованием вердогема. В свою очередь, вердогем окисляется до нестойкого комплекса биливердина с двухвалентным железом, который распадается с высвобождением Fe2+ и биливердина[3].

В дальнейшем биливердин (сине-зелёные кристаллы, в растворах жёлто-зелёного цвета) при восстановлении, катализируемым биливердинредуктазой, превращается в билирубин (коричневые кристаллы, в растворах — жёлто-оранжевого цвета):

Degradation Heme b.svg

В жёлчи человека и плотоядных млекопитающих преобладает билирубин, в жёлчи травоядных млекопитающих, птиц, пресмыкающихся и рыб — биливердин.

Метаболизация гема с образованием жёлчных пигментов идёт в клетках ретикулоэндотелиальной системы, фагоцитирующих старые или повреждённые эритроциты — преимущественно в селезёнке и купферовыми клетками печени. В кишечнике билирубин подвергается бактериальному восстановлению с образованием уробилинов и уробилиногенов, в частности, стеркобилиногена (у человека — 40—280 мг в сутки). Стеркобилиноген под действием света окисляется до стеркобилина.

Патологические состояния, при которых нарушение метаболизма гемоглобина и жёлчных пигментов ведут к накоплению в крови избыточного количества билирубина (гипербилирубинемии), ведут к желтушному окрашиванию кожи, слизистых оболочек и склеры - желтухе.

Номенклатура[править | править вики-текст]

Родительская структура Число
метиновых групп
Цвет Название Соединение
Билан
(5,10,15,21,23,24-Гексагидробилин)
0 Бесцветны Мезобилирубиноген
(Уробилиноген I)
мезобилирубиноген
Стеркобилиноген Стеркобилиноген
Уробилиноген D
(Мезобилирубиноген D)
Уробилиноген D
Билен
(5,15,21,24-Тетрагидробилин)
1 от жёлтого до оранжевого Стеркобилин Стеркобилин
Уробилин D
(Мезобилин D)
d-Urobilin
Уробилин I
(Мезобилин I)
Уробилин I
Биладиены
(10,23-Дигидробилин,
5,21-Дигидробилин)
2 оранжево-красный Билирубин Билирубин
Мезобилирубин Мезобилирубин
Фикоэритробилин
(см. Фикобилины)
Фикоэритробилин
Билин (билатриен) 3 от зелёного до сине-зелёного Биливердин Биливердин
Фикоцианобилин
(см. Фикобилины)
Фикоцианобилин

Литература[править | править вики-текст]

  • Falk Heinz. The chemistry of linear oligopyrroles and bile pigments. — Springer. — ISBN 9783211821251.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. tetrapyrroles // IUPAC Gold Book
  2. Oxford, G.S. & Gillespie, R.G. (1998). Evolution and Ecology of Spider Coloration. Annual Review of Entomology 43:619-643.doi: 10.1146/annurev.ento.43.1.619
  3. EC 1.14.99.3 // IUBMB Enzyme Nomenclature