બાયોટિન: વ્યાખ્યા, સંશ્લેષણ, શોષણ, પરિવહન અને વિતરણ

બાયોટિન હાઇડ્રોફિલિક છે (પાણી-દ્રાવ્ય) B જૂથનું વિટામિન અને ઐતિહાસિક નામો સહઉત્સેચક આર, વિટામિન BW, વિટામિન B7 અને વિટામિન H ધરાવે છે (પર અસર ત્વચા). 20મી સદીની શરૂઆતમાં, વાઇલ્ડિયર્સે ખમીર પરના પ્રયોગોમાં વૃદ્ધિ માટે જરૂરી ચોક્કસ પરિબળ શોધી કાઢ્યું, જેનું નામ "બાયોસ" હતું અને તે બાયોસ I (પછીથી મેસો-ઇનોસિટોલ તરીકે ઓળખાય છે), બાયોસ II A (પછીથી ઓળખાય છે) નું મિશ્રણ હતું. પેન્ટોથેનિક એસિડ (વિટામિન B5)), અને Bios II B, વાસ્તવિક Biotin. 1936 માં, કોગલ અને ટોનીસ અલગ થઈ ગયા Biotin ઇંડા જરદી માંથી. 1940 અને 1943 ની વચ્ચે, યુરોપમાં કોગલ અને યુએસએમાં વિગ્નાઉડની આસપાસના કાર્યકારી જૂથો દ્વારા માળખું સ્પષ્ટ કરવામાં આવ્યું હતું. આ જ સમયગાળા દરમિયાન, પ્રાણીઓના પ્રયોગો દર્શાવે છે કે કાચાનું નિયમિત ઇન્જેશન ઇંડા ગંભીર સાથે સંકળાયેલું હતું ત્વચા ફેરફારો મૂળભૂત ગ્લાયકોપ્રોટીન એવિડિનને કારણે. એવિડિન એ બાયોટિન વિરોધી છે જે બાયોટિનને નબળી પાડે છે શોષણ કોમ્પ્લેક્સ બનાવીને – એવિડિનનો 1 પરમાણુ 4 ને બાંધે છે પરમાણુઓ બાયોટીન - અને આ રીતે લાંબા ગાળે બાયોટીનની ઉણપ પેદા કરી શકે છે. વહીવટ યીસ્ટમાંથી ગરમી-સ્થિર પરિબળ અથવા યકૃત માફી (લક્ષણોની અસ્થાયી અથવા કાયમી ક્ષતિ) માં પરિણમે છે ત્વચા જખમ. સહઉત્સેચક તરીકે બાયોટીનના બાયોકેમિકલ કાર્યો, ઉદાહરણ તરીકે એમિનો એસિડ ચયાપચય, ફેટી એસિડ બાયોસિન્થેસિસ અને ગ્લુકોનિયોજેનેસિસ (નવું સંશ્લેષણ) ગ્લુકોઝ કાર્બનિક બિન-કાર્બોહાઇડ્રેટ પુરોગામીમાંથી, જેમ કે પ્યુરુવેટ), 20મી સદીના ઉત્તરાર્ધ સુધી માન્ય ન હતા. બાયોટિન એ હેટરોસાયક્લિક છે યુરિયા વ્યુત્પન્ન (યુરિયાનું વ્યુત્પન્ન) જેમાં ઇમિડાઝોલિડોન રિંગ અને ટેટ્રાહાઇડ્રોથિઓફીન રિંગ હોય છે જેમાં વેલેરિક એસિડ જોડાયેલું હોય છે [1, 2, 4-6, 14]. IUPAC (ઇન્ટરનેશનલ યુનિયન ઓફ પ્યોર એન્ડ એપ્લાઇડ કેમિસ્ટ્રી) વર્ગીકરણ મુજબ, બાયોટીનનું રાસાયણિક નામ cis-hexahydro-2-oxo-1H-thieno(3,4-d)-imidazol-4-yl-valeric acid (મોલેક્યુલર) છે. સૂત્ર: C10H16O3N2S). 3 અસમપ્રમાણ C (કાર્બન) બાયોટિનના અણુઓ 8 સ્ટીરિયોઈસોમર્સની રચનાને મંજૂરી આપે છે, જેમાંથી માત્ર D-(+)-બાયોટિન પ્રકૃતિમાં જોવા મળે છે અને તે જૈવિક રીતે સક્રિય છે. જ્યારે બાયોટિન હવા, દિવસના પ્રકાશ અને ગરમી સામે અત્યંત સ્થિર હોય છે, ત્યારે વિટામિન યુવી પ્રકાશ પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે. તદનુસાર, બાયોટિનને પ્રકાશથી દૂર સંગ્રહિત કરવું જોઈએ.

સંશ્લેષણ

મોટાભાગના લોકો દ્વારા બાયોટિનનું સંશ્લેષણ (રચના) થઈ શકે છે બેક્ટેરિયા તેમજ ઘણી ફૂગ અને છોડની પ્રજાતિઓ દ્વારા. તદનુસાર, વિટામિન પ્રકૃતિમાં વ્યાપકપણે વિતરિત થાય છે, પરંતુ તેમના એકાગ્રતા ખોરાકમાં ઘણું ઓછું છે. માનવ શરીરમાં, ધ બેક્ટેરિયા ના કોલોન (મોટા આંતરડા) બાયોટિન સંશ્લેષણ માટે સક્ષમ છે. આંતરડાના સ્વ-સંશ્લેષણની માત્રા (આંતરડામાં બાયોટીનની રચના) અને બાયોટિન ચયાપચયમાં તેનું યોગદાન બંને ચોક્કસ રીતે જાણી શકાયું નથી. કારણ કે વિટામિન મુખ્યત્વે પ્રોક્સિમલ (ઉપલા) માં શોષાય છે (લેવામાં આવે છે) નાનું આંતરડું, માઇક્રોબાયલલી ઉત્પાદિત બાયોટિનનો પૂરતો ઉપયોગ કરી શકાતો નથી અને તે મળ (સ્ટૂલ) માં મોટા ભાગે ખોવાઈ જાય છે. છેવટે, બેક્ટેરિયલ બાયોટિન સંશ્લેષણ જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવામાં માત્ર નાની ભૂમિકા ભજવે છે તેવું માનવામાં આવે છે.

શોષણ

માં આહાર, બાયોટિન મુક્ત સ્વરૂપમાં હાજર છે પરંતુ મોટાભાગે બંધાયેલ છે પ્રોટીન. શોષવા માટે, બાયોટિનને તેના બંધનકર્તા પ્રોટીનમાંથી મુક્ત કરવું આવશ્યક છે, જેની સાથે તે સહસંયોજક રીતે જોડાયેલ છે (ચુસ્ત અણુ બંધન દ્વારા) ε (એપ્સીલોન)-એમિનો (NH2) જૂથ સાથે. લીસીન અવશેષો (બાયોટિનાઇલ-ε-એનએચ2-લિસિલ<[પ્રોટીન]). ફૂડ પેસેજ દરમિયાન, ગેસ્ટ્રિક એસિડ અને પેપ્ટીડેસેસ (પ્રોટીન-ક્લીવિંગ ઉત્સેચકો) જઠરાંત્રિય (GI) માર્ગના, જેમ કે પાચનરસનું એક મુખ્ય તત્વ અને Trypsin, લીડ બાયોટિન ધરાવતા પેપ્ટાઈડ્સ અને બાયોસિટીન (બાયોટિન અને એમિનો એસિડનું સંયોજન) ના પ્રકાશન સાથે આહાર પ્રોટીનનું અધોગતિ (ભંગાણ) લીસીન - બાયોટિનાઇલ-ε-લાયસિન). બાયોટિનાઇલ પેપ્ટાઇડ્સ અને ખાસ કરીને બાયોસાઇટિન હાઇડ્રોલિટીકલી (સાથે પ્રતિક્રિયા દ્વારા પાણી) મુક્ત બાયોટીન અને લીસીન ની ઉપરના ભાગમાં નાનું આંતરડું એન્ઝાઇમ બાયોટિનિડેઝ દ્વારા, જે સ્વાદુપિંડ (સ્વાદુપિંડ) માં સંશ્લેષણ થાય છે. બાયોટિનિડેઝની ઉણપને ફાર્માકોલોજિકલ માત્રામાં મફત બાયોટીન (5-10 મિલિગ્રામ/દિવસ) દ્વારા સારવાર કરી શકાય છે. રોગનિવારક ક્રિયા વિના, એક અઠવાડિયાની અંદર સીરમ બાયોટીન સ્તરોમાં નાટ્યાત્મક ઘટાડો થાય છે અને લાંબા ગાળે, બાયોટીનની ઉણપનું અભિવ્યક્તિ (અભિવ્યક્તિ) થાય છે.શોષણ પ્રોક્સિમલ (ઉપલા) માં મફત બાયોટિન નાનું આંતરડું, ખાસ કરીને જેજુનમ (ખાલી આંતરડા) માં, ઓછા અથવા સામાન્ય સેવન પર સક્રિયપણે થાય છે સોડિયમ-આશ્રિત વાહક-મધ્યસ્થી પરિવહન - વાહક (પરિવહન પ્રોટીન)-બાયોટિન-સોડિયમ સંકુલ - સંતૃપ્તિ ગતિશાસ્ત્ર અનુસાર. વધુ માત્રા પછી, બાયોટિનનું એન્ટરસાઇટ્સ (નાના આંતરડાના કોષો) માં શોષણ ઉપકલા) નિષ્ક્રિય પ્રસાર દ્વારા પ્રબળ છે. ના દર શોષણ ખોરાકમાંથી-મુખ્યત્વે પ્રોટીન-બાઉન્ડ બાયોટિન- આશરે 50% હોવાનો અંદાજ છે, જ્યારે જૈવઉપલબ્ધતા રોગનિવારક ડોઝ-ફ્રી બાયોટિન પછી - લગભગ 100% છે.

શરીરમાં પરિવહન અને વિતરણ

શોષિત બાયોટિન વાહક પદ્ધતિ દ્વારા લોહીના પ્રવાહમાં પ્રવેશ કરે છે, જ્યાં તે મોટાભાગે મુક્ત સ્વરૂપમાં (81%) હોય છે અને થોડા અંશે, સહસંયોજક રીતે સીરમ બાયોટિનિડેઝ (12%) સાથે બંધાયેલ હોય છે અને પ્લાઝમા સાથે બિન-વિશિષ્ટ રીતે બંધાયેલું હોય છે. આલ્બુમિન અને ગ્લોબ્યુલિન (7%). એરિથ્રોસાઇટ્સ (લાલ રક્ત કોષો) લગભગ 10% સીરમ બાયોટિન ધરાવે છે એકાગ્રતા. લક્ષ્ય પેશીઓના કોષોમાં બાયોટિનનું શોષણ સંભવતઃ થાય છે - આંતરડાના શોષણ જેવું જ (આંતરડા દ્વારા શોષણ) - ચોક્કસ ઊર્જા-વપરાશ દ્વારા સોડિયમ- આશ્રિત વાહક પદ્ધતિ. પ્રસાર પ્રક્રિયાઓ (કોષનું વિભાજન અને વૃદ્ધિ) લીડ બાયોટિન પરિવહનની અભિવ્યક્તિમાં વધારો કરવા માટે પ્રોટીન, જ્યારે બાયોટિન સીરમ સ્તરોમાં વધારો બાયોટિન વાહકોના સેલ્યુલર અભિવ્યક્તિમાં ઘટાડો સાથે છે. પ્લેસેન્ટ્રામાં બાયોટીનનું પરિવહન ગર્ભ સક્રિય રીતે કાર્યરત દ્વારા મધ્યસ્થી કરવામાં આવે છે સોડિયમ-આશ્રિત વાહક જે લિપોઇક એસિડનું પરિવહન પણ કરે છે (એન્ટીઑકિસડન્ટ સહઉત્સેચક) અને પેન્ટોથેનિક એસિડ (વિટામિન B5). ના 18-24મા સપ્તાહમાં ગર્ભાવસ્થા, બાયોટિન એકાગ્રતા ગર્ભ માં રક્ત માતાના રક્ત કરતાં 3 થી 17 ગણું વધારે છે. લક્ષ્ય કોષોમાં, બાયોટિન કાર્બોક્સિલેઝ પ્રતિક્રિયાઓની શ્રેણીમાં સહઉત્સેચક તરીકે કાર્ય કરે છે જેમાં કાર્બોક્સી (COOH) જૂથો કાર્બનિક સંયોજનોમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. એપોકાર્બોક્સિલેસેસના લાઇસાઇનના ε-એમિનો જૂથ સાથે બાયોટીનનું સહસંયોજક બંધન નીચેના બે પગલાંમાં એન્ઝાઇમ હોલોકાર્બોક્સિલેઝ સિન્થેટેઝ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત (ત્વરિત) થાય છે.

• બાયોટિન + ATP (એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફેટ) → બાયોટીનાઇલ 5′-એડીનાઇલેટ + પીપી (પાયરોફોસ્ફેટ).
• બાયોટિનાઇલ 5′-એડીનાયલેટ + એપોકાર્બોક્સિલેઝના લાયસિન અવશેષો → બાયોટિનિલ-ε-NH2-લિસિલ<[એપોકાર્બોક્સિલેઝ] (જૈવિક રીતે સક્રિય હોલોકાર્બોક્સિલેઝ) + AMP (એડેનોસિન મોનોફોસ્ફેટ).

ફિઝિયોલોજિકલ સેલ ટર્નઓવરના ભાગ રૂપે, હોલોકાર્બોક્સિલેઝ પ્રોટીઓલિટીકલી ડિગ્રેડ થાય છે (પ્રોટીન-ક્લીવિંગ દ્વારા ઉત્સેચકો), બાયોટિન ધરાવતા પેપ્ટાઇડ્સ ઉપરાંત બાયોસાઇટિન ઉત્પન્ન કરે છે, જે હાઇડ્રોલાઇઝ્ડ છે (સાથે પ્રતિક્રિયા દ્વારા ક્લીવર્ડ પાણી) ઇન્ટ્રાસેલ્યુલર બાયોટિનીડેઝની ક્રિયા દ્વારા બાયોટિન અને લાયસિન મુક્ત કરવા. આમ, બાયોટિન વધુ કાર્બોક્સિલેશન પ્રતિક્રિયાઓ માટે ઉપલબ્ધ છે (કાર્બનિક સંયોજનોમાં COOH જૂથોનું એન્ઝાઇમેટિક નિવેશ).

એક્સ્ક્રિશન

બાયોટિન મુખ્યત્વે કિડની દ્વારા મુક્ત અને ચયાપચય (ચયાપચય) સ્વરૂપમાં વિસર્જન થાય છે. બાયોટિન ડિગ્રેડેશન દરમિયાન, વેલેરિક એસિડ ચેઇનનું બીટા-ઓક્સિડેશન (ફેટી એસિડ ડિગ્રેડેશન) બિસ્નોર્બિયોટિન અને બિસ્નોર્બિયોટિન મિથાઈલ કેટોન પેદા કરે છે, જ્યારે ઓક્સિડેશન સલ્ફર ટેટ્રાહાઇડ્રોથિઓફીન રીંગમાં બાયોટિન ડી,1-સલ્ફોક્સાઇડ અને બાયોટિન સલ્ફોન મળે છે. સૂચિબદ્ધ બાયોટિન ચયાપચયમાં કોઈ વિટામિન પ્રવૃત્તિ નથી અને તે બંનેમાં શોધી શકાય છે રક્ત પ્લાઝ્મા અને પેશાબ. વધુમાં, અન્ય બાયોટિન ચયાપચય મૂત્રપિંડ દ્વારા (કિડની દ્વારા) વિસર્જન કરવામાં આવે છે, જેમાંથી કેટલાક હજુ સુધી ઓળખાયા નથી. શારીરિક સેવન હેઠળ, પેશાબમાં બાયોટીનનું ઉત્સર્જન 6 થી 90 µg/24 કલાકની વચ્ચે બદલાય છે. ઉણપની સ્થિતિમાં, રેનલ બાયોટીન ઉત્સર્જન (ઉત્સર્જન) ઘટીને 5 µg/24 કલાક થાય છે, જ્યારે બાયોટિન-આધારિત 3-મેથાઈલક્રોટોનિલ-CoA કાર્બોક્સિલેઝ (એન્ઝાઇમ કે જે કાર્બોક્સિલેશનને ઉત્પ્રેરિત કરે છે) ની પ્રવૃત્તિમાં ઘટાડો થવાના પરિણામે પેશાબમાં 3-હાઈડ્રોક્સિસોલેરિક એસિડ સાંદ્રતા વધે છે. COOH જૂથની નિવેશ) methylcrotonyl-CoA થી beta-methylglutaconyl-CoA). ગુરુત્વાકર્ષણ દરમિયાન (ગર્ભાવસ્થા), રેનલ બાયોટીનમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો દૂર અને 3% સ્ત્રીઓમાં પેશાબમાં 50-હાઈડ્રોક્સાઈસોલેરિક એસિડના ઉત્સર્જનમાં વધારો જોવા મળ્યો હતો, સીરમમાં બાયોટીનનું સ્તર ઊંચું હોવા છતાં પ્રારંભિક ગર્ભાવસ્થા બિન-સગર્ભા નિયંત્રણો કરતાં. 300 µg બાયોટિન/દિવસના પૂરક (પૂરક સેવન)થી 3-હાઈડ્રોક્સાઈસોલેરિક એસિડના ઉત્સર્જનમાં ઘટાડો થાય છે. માં માઇક્રોબાયલ બાયોટિન સંશ્લેષણને કારણે કોલોન (મોટા આંતરડા), પેશાબ અને મળમાં ઉત્સર્જન કરાયેલ બાયોટીનનું પ્રમાણ સામાન્ય રીતે એલિમેન્ટરી (આહાર) બાયોટીનના સેવન કરતા વધી જાય છે. દૂર અથવા પ્લાઝ્મા અર્ધ જીવન (રક્ત પ્લાઝ્મામાં પદાર્થની મહત્તમ સાંદ્રતા અને આ મૂલ્યના અડધા ઘટાડાની વચ્ચેનો સમય પસાર થાય છે) બાયોટિન પર આધાર રાખે છે માત્રા પૂરા પાડવામાં આવેલ અને વ્યક્તિગત બાયોટીન સ્થિતિ. 26 µg/kg શરીરના વજનના બાયોટિનને મૌખિક રીતે લેવા માટે લગભગ 100 કલાક લાગે છે. બાયોટિનિડેઝની ઉણપમાં, ધ દૂર સમાન ડોઝ પર અર્ધ-જીવન 10-14 કલાક સુધી ઘટાડી દેવામાં આવે છે.