И. Э. Егорова, А. И. Суслова, В. И. Бахтаирова биохимия. Краткий курс
 Скачать 1.92 Mb.
|
|
Витамин РР (ниацин, антипеллагрический витамин) Пищевые источники: дрожжи, печень, почки, рис, черный хлеб, картофель и др. Витамин РР может синтезироваться из триптофана. 19 Биологическая роль: путем присоединения нуклеотида образует два кофермента НАД + и НАДФ + , оба кофермента являются переносчиками атомов водорода, причем НАД + участвует в окислительном катаболизме, а НАДФН в восстановительных биосинтезах и реакциях гидроксилирования. Эти коферменты входят в состав дегидрогеназ, редуктаз, гидроксилаз. Недостаточность витамина РР приводит к развитию заболевания «пеллагра», для которого характерны 3 основных признака: дерматит, диарея, деменция (приобретенное снижение интеллекта). Дерматит развивается на участках кожи, доступных действию солнечных лучей(лицо, шея, тыльная поверхность кистей рук). Витамин В 6 (пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин) Пищевые источники: печень, молоко, дрожжи, пшеница, морковь, некоторое количество витамина синтезируется кишечной микрофлорой. Биологическая роль связана с образованием путем фосфорилирования кофермента пиридоксальфосфат. Пиридоксалевые ферменты играют ключевую роль в обмене аминокислот: реакциях переаминирования, декарбоксилирования, участвуют в специфических реакциях метаболизма отдельных аминокислот, необходимы для биосинтеза гема, УМФ. Недостаточность витамина В 6 у детей проявляется повышенной возбудимостью нервной системы, периодическими судорогами (что связано, возможно, с недостаточным образованием тормозного медиатора ГАМК) специфическими дерматитами. У взрослых признаки гиповитаминоза наблюдаются при длительном лечении туберкулеза изониазидом (антивитамином В 6 ). При этом возникают поражения нервной системы (полиневриты), дерматиты. Витамин Н (биотин) Источники: содержится почти во всех продуктах животного и растительного происхождения. Наиболее богаты витамином печень, почки, молоко, желток яйца, достаточное количество витамина синтезирует кишечная микрофлора. Биологическая роль: биотин необходим для реакций карбоксилирования. С участием биотина происходит образование малонил-КоА из ацетил-КоА в биосинтезе жирных кислот и синтез оксалоацетата из пирувата в глюконеогенезе. Недостаточность витамина Н встречается очень редко, т.к. кишечная микрофлора синтезирует достаточное количество витамина. Картина авитаминоза проявляется при дисбактериозах кишечника, либо при введении в рацион большого количества сырого яичного белка, содержащего авидин (антивитамин Н). При недостаточности биотина развивается специфический дерматит, проявляющийся покраснением и шелушением кожи, а также обильной секрецией сальных желез (себорея). У животных наблюдается выпадение шерсти, поражение ногтей, усталость, сонливость и депрессия. 20 Фолиевая кислота Источники: значительное количество витамина содержится в дрожжах, зеленых частях растений, печени, почках, мясе. Витамин также синтезируется кишечной микрофлорой. Биологическая роль: фолиевая кислота путем присоединения водорода при участии фолатредуктазы образует коферментную форму – тетрагидрофолат (ТГФК), который является переносчиком одноуглеродных фрагментов: метильных, формильных и других групп. Этот кофермент необходим при синтезе пуриновых нуклеотидов и тимина, при ресинтезе метионина, необходим для пролиферации: развитие эмбриона (предупреждение патологии, поэтому назначение витамина обязательно в первом триместре беременности), кроветворение (предупреждение мегалобластической анемии), обновление слизистой тонкого кишечника, при заживлении ран, травм, участков некроза, При недостаточности фолиевой кислоты развивается мегалобластическая анемия, лейкопения, задержка роста. Также наблюдают нарушение обновления слизистой тонкого кишечника, медленное заживление ран, травм. В медицине широко применяют антифолиевые лекарства. Для лечения лейкозов и опухолей используют ингибиторы фолатредуктазы, нарушающие образование ТГФК из фолата (метотрексат). Сульфаниламиды и пара- аминосалициловая кислота, являясь структурными аналогами ПАБК (компонента фолиевой кислоты), по типу конкурентного ингибирования тормозят синтез фолиевой кислоты бактериями, что позволяет использовать их как бактериостатические средства. Витамин В 12 (кобаламин) Источники: В 12 – единственный, витамин, синтезируемый исключительно микроорганизмами, ни растения, ни ткани животных этой способностью не наделены. Основные пищевые источники витамина: печень, почки, мясо, рыба, молоко, яйца (в них витамин находится как загрязняющее вещество). В значительных количествах депонируется в печени. Биологическая роль: витамин В 12 служит источником образования двух коферментов: метилкобаламина и дезоксиаденозилкобаламина. Метил-В 12 необходим при ресинтезе метионина, в ходе этого процесса кофермент переносит СН 3 -группу от ТГФК, при этом ТГФК освобождается для переноса других одноуглеродных фрагментов, необходимых в синтезе нуклеотидов. Дезоксиаденозилкобаламин как кофермент участвует в реакции изомеризации метилмалонил-КоА до сукцинил-КоА, который может использоваться для биосинтеза гема. Метилмалонил-КоА образуется при метаболизме жирных кислот с нечетным числом атомов углерода, аминокислот с разветвленной углеродной цепью и боковой цепи холестерина. 21 Недостаточность витамина связана в основном с нарушением его всасывания. Для всасывания необходим внутренний фактор Касла, синтезируемый обкладочными клетками желудка. Гиповитаминоз может развиться при атрофическом и анацидном гастрите, а также после тотального удаления желудка при хирургических операциях. Основным проявлением авитаминоза является пернициозная анемия, для которой характерно снижение количества эритроцитов в кровотоке, увеличение их размера. Помимо нарушения кроветворной функции, для авитаминоза В 12 специфично также расстройство деятельности нервной системы (фуникулярныймиелоз), объясняемое токсичностью метилмалонил-КоА. Витамин С (аскорбиновая кислота, антицинготный витамин) Источники: свежие фрукты, овощи, зелень. Наиболее богаты витамином С плоды сухого шиповника, облепиха, черная смородина. Биологическая роль: аскорбиновая кислота как донатор водорода участвует в реакциях гидроксилирования: остатков пролина и лизина при синтезе коллагена, что обеспечивает полноценность соединительной ткани и ускорение грануляций; также витамин С участвует в реакциях гидроксилированияпри синтезе стероидных гормонов, желчных кислот, дофамина до норадреналина. Аскорбиновая кислота участвует в реакциях восстановления: в кишечнике восстанавливает Fе 3+ в Fе 2+ , способствуя его всасыванию, ингибирует процессы нитрозирования, защищает от оксидативной модификации. Недостаточность витамина С приводит к заболеванию, называемому цингой. Болеют цингой только человек, приматы и морские свинки. Остальные животные способны синтезировать витамин С из глюкозы. Главные проявления авитаминоза обусловлены в основном нарушением образования коллагена в соединительной ткани. Вследствие этого наблюдают разрыхление десен, расшатывание зубов, нарушение целостности капилляров, сопровождающееся подкожными кровоизлияниями и кровоизлияниями во внутренние органы, кровоточивостью десен. Пантотеновая кислота Источники: содержится во многих продуктах животного и растительного происхождения (яйцо, печень, мясо, рыба, молоко, дрожжи, зеленые части растений), кроме того пантотеновая кислота синтезируется микрофлорой кишечника. Биологическая роль: образует кофермент ацилирования –коэнзим А (КоА) путем присоединения нуклеотида и фосфорилирования. Кофермент участвует в переносе и активации ацилов –остатков жирных кислот. В виде ацетил-КоА и сукцинил-КоА пантотеновая кислота принимает участие в общем пути катаболизма – в цикле Кребса. Кроме того, КоАнеобходим для обмена ли- пидов: участвует в окислении и синтезе жирных кислот, синтезе жиров, сложных липидов, кетоновых тел. КоА необходим для ацетилирования холина, ксенобиотиков, синтеза гема. 22 Недостаточность витамина встречается довольно редко из-за повсеместного распространения. У человека и животных развиваются дерматиты, депигментация и выпадение волос и шерсти у животных, нарушение деятельности нервной системы (невриты, параличи), дистрофические изменения в надпочечниках. 2.2. ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ Витамин А (антиксерофтальмический) Витаминной активностью обладают ретинол, ретиналь, ретиноевая кислота (ретиноат). Источники: витамин А содержится в продуктах животного происхождения: печени, яичном желтке, молочных продуктах, особенно богат витамином А рыбий жир. Красномякотные овощи и фрукты содержат провитамин А – каротины, которые в кишечнике и в печени превращаются в витамин А. Биологическая роль: ретиноевая кислота действует подобно липофильным гормонам – в ядре клеток-мишеней взаимодействует со своими рецепторами, образовавшийся комплекс взаимодействует с регуляторными участками ДНК и стимулирует транскрипцию генов. Белки, синтезирующиеся при этом, влияют на нормальную дифференцировку клеток (эмбрион, эпителий, кость), кроме того, ретиноат обладает антиопухолевой функцией. Ретинол участвует в репродукции, малые дозы витамина А выполняют антиоксидативную функцию. Витамин А выполняет и антиинфекционную функцию, особенно у детей (предотвращая заболевания дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта). Все эти функции витамина А называют системными. Одна из форм витамина А – ретиналь участвует в восприятии света. Клинические проявления гиповитаминоза А: наиболее ранним и характерным признаком недостаточности витамина А является нарушение сумеречного зрения (гемералопия, или «куриная» слепота). Специфично также поражение глазного яблока – ксерофтальмия, т.е. развитие сухости роговой оболочки глаза в результате закупорки слезного канала в связи с ороговением эпителия. Глазное яблоко не омывается слезной жидкостью, которая обладает бактерицидным действием. В результате этого развиваются конъюктивит, отек, изъязвление и размягчение роговицы (кератомаляция). При авитаминозе А наблюдают кератоз эпителиальных клеток всех органов, в результате чего развивается избыточное ороговение кожи, поражение эпителия ЖКТ, мочеполовой системы и дыхательного аппарата. Помимо авитаминоза А описаны случаи гипервитаминоза А при употреблении в пищу печени белого медведя, тюленя, моржа. Характерными проявлениями гипервитаминоза А являются: воспаление глаз, выпадение волос, головные боли, диспепсические расстройства, бессонница. Большие дозы витамина А обладают тератогенным действием. 23 Витамин К, нафтохиноны (антигеморрагический) Источники: продукты растительного (капуста, шпинат, корнеплоды и фрукты) и животного (печень) происхождения. Кроме того, витамин синтезируется микрофлорой кишечника. Биологическая роль: витамин К путем восстановления образует коферментную форму – нафтогидрохинон, который участвует в - карбоксилировании глутамата. Эта реакция лежит в основе активации второго, седьмого, девятого и десятого факторов свертывания крови. Эти белковые фак- торы синтезируются как неактивные предшественники. Один из этапов активации – их -карбоксилирование по остаткам глутаминовой кислоты с образованием - карбоксиглутаминовой кислоты, необходимой для связывания ионов кальция. Авитаминоз К обычно развивается вследствие нарушения всасывания витамина в кишечнике (из-за дефицита желчных кислот), а не в результате его отсутствия в пище. Основное проявление авитаминоза К – самопроизвольные паренхиматозные и капиллярные кровотечения (носовые кровотечения, внутренние кровоизлияния). Кроме того, любые поражения сосудов (включая хирургические операции) при авитаминозе К могут привести к обильным кровотечениям. Антивитамины К являются непрямыми антикоагулянтами (фенидион, аценокумарол), их широко используют для лечения заболеваний, при которых отмечается повышенная свертываемость крови (тромбофлебиты, коронарные тромбозы). Эти препараты способствуют разжижению сгустка крови. Витамин Е (токоферол) Источники: растительные масла, салат, капуста, семена злаков, желток яйца. Депонируется в мышечной, жировой ткани. Биологическая роль: витамин Е является антиоксидантом, необходим для нормальной репродукции и нормальной функции мышц. Авитаминоз у недоношенных детей проявляется развитием гемолитической анемии, возможно из-за разрушения мембран эритроцитов в результате перекисного окисления, может развиться дистрофия мышц. У животных отмечается нарушение эмбриогенеза и дегенеративные изменения репродуктивных органов, самопроизвольные аборты. Витамин Д (кальциферол, кальциол, антирахитический) Источники: сливочное масло, желток яйца, печень, рыбий жир (Д 3 ), растительные масла, дрожжи (Д 2 ). Кроме того, витамин Д образуется в коже человека из холестерина под влиянием УФ-лучей. Биологическая роль: в организме витамин Д гидроксилируется сначала в печени по 25 углероду, а затем в почках и плаценте по 1 положению, в результате чего образуется биологически активное соединение – кальцитриол, который действует как липофильный гормон – через ядерные рецепторы. Кальцитриол увеличивает концентрацию кальция и фосфата в плазме крови, 24 стимулируя всасывание кальция из кишечника, реабсорбцию кальция и фосфатов в почках, активирует остеокласты – клетки, разрушающие кость. Кальцитриол способствует минерализации молодой кости, поддерживает тонус мышц, снижает пролиферацию и увеличивает дифференцировку гемопоэтических клеток и некоторых опухолей. При недостатке витамина Д у детей развивается рахит. Для него характерна деминерализация костей, в результате чего развивается замедленное окостенение и деформация костей (искривление ног Х- или О-образной формы). Характерным является также гиперпродукция остеоидной ткани – появляются рахитические четки и браслеты; развивается слабость мышц («лягушачий» живот»). Биохимическая диагностика рахита: характерным является снижение фосфата в сыворотке крови и увеличение активности щелочной фосфатазы. Для гиповитаминоза Д у взрослых характерной особенностью является развитие остеопороза. Вследствие вымывания уже отложившихся солей кальция снижается плотность костной ткани, кости становятся хрупкими, что часто приводит к патологическим переломам (может развиться на фоне почечной недостаточности, гипокинезии и особенно при климаксе у женщин и др.) Поступление в организм большого количества витамина Д может вызвать гипервитаминоз Д. При этом отмечается избыточное 2.3. ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ Выбрать один правильный ответ 16. ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПОЛНОЦЕННОГО КОЛЛАГЕНА ИЗ ПРОКОЛЛАГЕНА НЕОБХОДИМ ВИТАМИН 1) С 2) РР 3) В 6 4) А 17. ПРОЦЕСС СВЕРТЫВАНИЯ КРОВИНАРУШАЕТСЯПРИ ДЕФИЦИТЕ ВИТАМИНА 1) Е 2) К 3) С 4) В 2 18. ВИТАМИН В 12 СИНТЕЗИРУЕТСЯ 1) животными клетками 2) бактериями кишечника 3) растениями 4) грибами 25 19. КОФЕРМЕНТОМ АМИНОТРАНСФЕРАЗ ЯВЛЯЕТСЯ 1) пиридоксаль 2) пиридоксин 3) пиридоксальфосфат 4) пиридоксамин 20. ОДНИМ ИЗ НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ПРИРОДНЫХ АНТИОКСИДАНТОВ ЯВЛЯЕТСЯ 1) филлохинон 2) викасол 3) биотин 4) токоферол 21. ДЛЯ НОРМАЛЬНОГО СВЕТОВОСПРИЯТИЯ НЕОБХОДИМ 1) ретинол 2) токоферол 3) рибофлавин 4) пиридоксаль 22. АНТИГЕМОРРАГИЧЕСКИМ ДЕЙСТВИЕМ ОБЛАДАЕТ ВИТАМИН 1) ретинол 2) нафтохинон 3) аскорбиновая кислота. 4) биотин 23. В РЕАКЦИЯХ КАРБОКСИЛИРОВАНИЯ ПРИНИМАЕТ УЧАСТИЕ 1) тиамин 2) рибофлавин 3) биотин 4) пантотеновая кислота 24. В ЖИВОТНОМ ОРГАНИЗМЕ ИЗ ТРИПТОФАНА СИНТЕЗИРУЕТСЯ 1) амид никотиновой кислоты 2) рибофлавин 3) пантотеновая кислота 4) викасол 25. ПРИ АВИТАМИНОЗЕ В 1 НАРУШАЕТСЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ 1) аминотрансферазы 2) пируватдегидрогеназы 3) глутаматдегидрогеназы 4) лактатдегидрогеназы 26. КСЕРОФТАЛЬМИЮ ВЫЗЫВАЕТ ДЕФИЦИТ В ОРГАНИЗМЕ 1) аскорбиновой кислоты 2) тиамина 26 3) ретинола 4) токоферола 27. ПОВЫШЕНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ И ХРУПКОСТЬ СОСУДОВ ВОЗНИКАЮТ ПРИ НЕДОСТАТОЧНОСТИ 1) тиамина 2) ниацина 3) пиридоксина 4) аскорбиновой кислоты 28. КОФЕРМЕНТОМ ТРАНСФЕРАЗ, ПЕРЕНОСЯЩИХ ОДНОУГЛЕРОДНЫЕ ФРАГМЕНТЫ, ЯВЛЯЕТСЯ 1) ТПФ 2) НАД + 3) ТГФК 4) КоА 29. НЕДОСТАТОЧНОСТЬ ВИТАМИНА РР ВЫЗЫВАЕТ РАЗВИТИЕ 1) подагры 2) пеллагры 3) панкреатита 4) бери-бери 30. В ОБМЕНЕ ЛИПИДОВ УЧАСТВУЕТ ВИТАМИН 1) тиамин 2) пантотеновая кислота 3) пиридоксин 4) рибофлавин 3. БИООКИСЛЕНИЕ И БИОЭНЕРГЕТИКА Основным источником энергии для всех организмов на Земле является солнечное излучение. Растения в результате фотосинтеза улавливают эту энергию и расходуют ее на превращение неорганических веществ – СО 2 и воды – в богатые энергией органические соединения (например, глюкозу). Человек и животные не способны к фотосинтезу и получают необходимую им энергию в виде готовых органических веществ, в ходе распада которых эта энергия освобождается. Часть энергии рассеивается в виде тепла, которое используется на поддержание постоянной температуры тела, а часть – на синтез АТФ. В организме АТФ используется на сокращение мышц (механическую работу), активный транспорт ионов через мембрану (осмотическую работу), для биосинтезов (химическая работа), для регуляции. Таким образом, АТФ сопрягает процессы катаболизма, идущие с выделением энергии, и процессы анаболизма, идущие с потреблением энергии. 27 Катаболизм основных питательных веществ протекает в три этапа. На первом, подготовительном, этапе, который протекает в желудочно-кишечном тракте, происходит расщепление высокомолекулярных соединений пищи до мономеров. Так, углеводы распадаются до глюкозы, жиры – до глицерина и жирных кислот, белки – до аминокислот. На этом этапе освобождается менее 1% энергии преимущественно в виде тепла. Катаболизму подвергаются также эндогенные белки, жиры и углеводы. Их распад происходит в лизосомах. Второй этап катаболизма протекает внутриклеточно и специфически для веществ каждого класса. Он завершается образованием четырех главных метаболитов: пирувата, ацетил-КоА, α-кетоглутарата, оксалоацетата. Причем, аминокислоты в ходе пере- и дезаминирования образуют все четыре метаболита, глюкоза в ходе гликолиза превращается в пируват, из которого затем образуется ацетил-КоА, глицерин в ходе окисления превращается в пируват, а затем – тоже в ацетил-КоА, жирные кислоты в ходе β-окисления превращаются сразу в ацетил-КоА. На втором этапе освобождается 1/3 часть энергии питательных веществ. Третий этап катаболизма происходит в митохондриях и представляет собой общий путь катаболизма, протекающий одинаково для метаболитов всех обменов. Третий этап протекает в две фазы: первая фаза – цикл Кребса, куда поступают все главные метаболиты В цикле Кребса освобождаются углекислый газ и атомы водорода, поступающие в дыхательную цепь, представляющую вторую фазу третьего этапа. В результате транспорта атомов водорода по дыхательной цепи до кислорода образуется вода. На третьем этапе катаболизма освобождается 2/3 всей энергии, запасенной в питательных веществах, причем большая часть – в дыхательной цепи. Пируват, образовавшийся на втором этапе катаболизма, прежде чем вступить в цикл Кребса, подвергается окислительному декарбоксилированию. Реакцию катализирует мультиферментныйпируватдегидрогеназный комплекс, в состав которого входит 3 разных фермента и 5 коферментов: тиаминпирофосфат, содержащий витамин В 1 , НSКоА (в его составе пантотеновая кислота), ФАД (в его составе витамин В 2 ), НАД + , в составе которого витамин РР, и липоамид (в его составе липоевая кислота). Промежуточные метаболиты, образующиеся при участии каждого фермента комплекса, не выделяются в свободном виде, а передаются от одного фермента к другому. Это предотвращает диффузию промежуточных метаболитов, что делает работу комплекса максимально эффективной, так как значительно ускоряет процесс. Суммарное уравнение реакции окислительного декарбоксилирования пирувата: |