биохимия. Лекция Водорастворимые витамины
 Скачать 50.08 Kb.
|
|
Витамины жирорастворимые Биологическая химия Вторник 3 Ноябрь, 16:00 » Четверг 5 Ноябрь, 14:00 Лекция Витамины Витамины – это низкомолекулярные органические вещества различной химической структуры, обладающие разнообразным спектром физиологического действия. «Vita» - жизнь, «amin» - азот, то есть это жизненно необходимые азотсодержащие вещества. Но сейчас уже известно, что не все витамины содержат азот, азот содержат только витамины группы В. Впервые витамины были открыты русским ученым Н.И. Лужиным в 1881 году в опытах на мышах. Он установил, что мыши, получавшие диету, состоящую из отмытого казеина, сахара, растительного масла и солей, погибали. Мыши, которым давали натуральное молоко, развивались нормально. На основании этого был сделан вывод, что в молоке имеются дополнительные питательные вещества, отсутствие которых приводит к гибели мышей. Затем, ряд ученых подтвердили опыты Лужина. Польским ученым Фуком в 1912 году был выделен и изучен витамин В1, который содержал аминогруппу, поэтому им и было предложено название «витамины». В дальнейшем оказалось, что многие вещества этого класса не имели аминогрупп, что не отвечало их названию, но те не менее этот термин вошел в науку. В виду того, что химическая структура индивидуальных витаминов первоначально не была известна, их стали обозначать буквами латинского алфавита: А, В, С, Dя и тд. Создана специальная наука – витаминология. Биологическая роль витаминов. 1.Витамины входят в состав коферментов, то есть являются небелковыми компонентами сложных ферментов (витамины группы В), 2.Стимулируют биосинтез физиологически активных белков (витамины А, группы D, К и др.), 3.Катализируют окислительно – восстановительные реакции (витамины А, С,Q), 4.Учасвуют в образовании клеточных гормонов (витамины группы F) Витамины поступают в организм в минимальных количествах (100-200 мг – ежедневно для человека), поэтому не являются энергетическим материалом, не идут на построение тканей организма, но являются физиологически активными веществами. Большинство витаминов не образуется в организме и должно поступать с кормом. Развитие гиповитаминозов у с/х животных Гиповитаминозы – это заболевания, связанные с недостатком витаминов организме. Отсутствие тех или иных витаминов – авитаминоз. При избыточном поступлении витаминов с рационом возникают – гипервитаминоз, болезни связанные с избытком витаминов. В практике животноводства обычно наблюдаются гиповитаминозы. Причинами гиповитаминозов являются: 1.Отсутствие и недостаток витаминов в кормах, 2.Нарушние усвояемости витаминов в организме, что наблюдается при заболевании желудочно – кишечного тракта, где происходит всасывание, поэтому витамины выводятся из организма. Витамины, растворимые в жирах, всасываются в кишечнике при достаточном количестве желчи в его полости. Поэтому при болезнях печени, закупорке желчных протоков, а также при дефиците жиров в рационе жирорастворимые витамины плохо всасываются. 3.Нарушение биосинтеза витаминов в пищеварительном тракте и тканях организма. В пищеварительном тракте синтезируются витамины группы В, Е, К; в тканях – витамины группы С, В5(РР), триптофан, витамин А(из каротина), D3(в подкожной клетчатке). Основное условие для предотвращения гиповитаминозов - правильная заготовка кормов, обеспечение сеном (не пересушивать сено). Классификация витаминов: В зависимости от растворимости витамины делятся на две группы: 1. Растворимые в жирах или жирорастворимые (A,D,E,K,Q,F); 2. Растворимые в воде или водорастворимые (витамины группы В, С, Н, фолиевая кислота и др.) Жирорастворимые витамины Витамин А (ретинол) – антиксерофтальмический. Изучение начато в 1909 году, а открыт он в 1933 году. Химическая природа. Витамин А является циклическим ненасыщенным одноатомным спиртом. СН3 СН3 С СН3 СН3 Н2С С – СН = СН – С = СН – СН = СН – С = СН – СН2ОН Н2С С – СН3 Ретинол СН2 Если вместо группы ОН будет альдегидная группа – СН = О, то будет ретиналь. Боковая цепь может находиться в цис – и транс – положениях. Биологическая роль витамина А: 1.Витамин А принимает участие в зрительных процессах. В виде альдегидного производного (ретиналя) он входит в состав сложного белка родопсина – зрительного пурпура палочек сетчатки глаза. Родопсин воспринимает зрительные импульсы, свет, в основном УФ и синие лучи. При поглощении свет в родопсине цис- ретиналь изолируется в транс – ретиналь. Этот переход подается нервным окончаниям, а те в зрительные области больших полушарий головного мозга. При гиповитаминозе А развивается «куриная слепота», так как не будет синтезироваться белок родопсин. 2.Витамин А стимулирует обмен серосодержащих веществ, предохраняет эпителиальные клетки от ороговевания, это клетки, выстилающие конъюнктиву глаза, пищеварительного тракта, мочепроводящую систему. При сухости роговицы глаза возникает заболевание – ксерофтальмия, полное ороговевание будет называться кератофтальмия. Источники витамина А Витамин А содержится только в животных продуктах. Особенно богаты им рыбий жир, сливочное масло, печень. В растительных кормах содержится провитамин А - каротин, которые в организме животных под действием ферментов каротиназ превращается в витамин А. более активен каротин в разнотравье, сене, менее активен в кукурузе. Разрушается при длительной сушке сена (при пересушивании). Источником каротина является морковь, шиповник, красные помидоры, абрикосы, сладкий перец. Витамин А и каротин всасываются слизистой оболочкой тонких кишок и через воротную вену поступают в печень, а затем из нее в другие органы и ткани. В печени задерживается до 90% общего количества витамина А. При гиповитаминозе А наблюдаются: ксерофтальмия (сухость роговицы), кератофтальмия (поверхностные изменения роговицы), поражение мочевых путей, дыхательного и пищеварительного тракта, что сопровождается развитием легочных и желудочно – кишечных заболеваний, особенно телят и поросят. Сухость кожи и слизистых оболочек способствует проникновению в организм болезнетворных микробов, ведет к возникновению дерматитов, бронхитов и катаров дыхательных путей. Так как витамин А предохраняет от этих инфекционных заболеваний, то поэтому он относится к группе антиинфекционных витаминов. При гиповитаминозе также развивается куриная слепота, наблюдается отечность конечностей. А- гиповитаминозные яйца характеризуются малым процентом выводимости цыплят(60-70%) и гибелью их в первые дни жизни. Витамины группы D – (кальциферолы) – антирахитические витамины. К ним относятся витамины D2 и D3. В растениях синтезируется витамин D2 из эргостерола под действием УФ- лучей, которые разрывают кольцо В. CH3 CH3
CH3 CH – CH = CH – CH – CH – CH3 УФ - лучи
CH3 D CH3 Эргостерол HO CH3
CH3 CH – CH = CH – CH – CH – CH3
CH2 CH3 CH3 Витамин D2 (эргокальциферол) HO В организме синтезируется витамин D3 из производного холестерола – 7 – дегидрохолестерола под действием УФ – лучей, в подкожной клетчатке, куда он попадает из печени. CH3
CH3 CH – CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH3 УФ - лучи
CH3 CH3 7 – дегидрохолистерол HO CH3
CH3 CH – CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH3
CH2 CH3 Витамин D3 (холекальциферол) HO Холистерол синтезируется в печени, 7 – дегидрохолистерилы из печени попадают в подкожные слои и под действием УФ – лучей из них образуется витамин D3. Эти УФ - лучи разрушают кольцо В. Это кольцо имеет двойные связи, электроны могут оттягиваться на группу СН3 и разрывать связь между 9 и 10. В химическом отношении витамины D2 и D3 относятся к классу полициклических ненасыщенных одноатомных спиртов. В основе лежит стероидное кольцо – циклопентанпергидрофенантрен. Облучать животных надо летом в утренние часы. Зимой используют кварцевые лампы, так как они пропускают УФ – лучи, даже ртутно-кварцевые. Животное надо облучать тем, где мало шерсти (морду, вымя), так как где много шерсти, УФ – лучи будут рассеиваться. Рекомендуется иногда облучать корма. Биологическая роль витамина D: 1. Стимулирует биосинтез кальций - транспортного белка(Са2+ - транспортного белка), которые в свою очередь стимулирует всасывание кальция, то есть транспорт кальция (Са2+) через апикальную мембрану(обращенную к просвету кишечника) в клетку (энтероцит – клетки тонкого отдела кишечника 12- перстной кишки). Таким образом витамин D3 стимулирует всасывание Са2+ в тонком отделе кишечника. 2. Витамин D стимулирует отложение Са и Р в костной ткани. Регулирует соотношение Са/Р в сыворотке крови, которое к норме оставляет 2/1. Эта регуляция осуществляется при участии гормонов паращитовидной железы. 3. Витамин D стимулирует обратное всасывание (реадсорбцию) фосфора из первичной мочи в кровь и этим сохраняет Р в организме. Таким образом витамин D стимулирует, повышает усвояемость солей Са и Р, отложении их в кости и регулирует соотношение Са/Р в крови. Источники витамина D – рыбий жир, сливочное масло, желток куриного яйца, печень рыб и животных, то есть корма животного происхождения. Гиповитаминоз D сопровождается развитием у молодняка животных рахита, а у взрослых животных – остеодистрофии или остеомаляции (нарушение костной ткани), полное рассасывание последних хвостовых позвонков у коров, расшатывание зубов, утолщение суставов и тд. У больных рахитом поросят первоначально появляются судороги и нарушение аппетита, что приводит к расстройствам пищеварения. Затем развивается клиническая картина рахита с разнообразными изменениями в костях и суставах. У овец при D – гиповитаминозе наблюдается наряду с рахитом замедление прироста длины шерсти и ухудшение ее качества. У птицы замедляется формирование костей и отложение в них солей Са и Р. В организме витамин D3 активируется, превращаясь в 1,25 – диоксихолекальциферол. Только в этом состоянии он активен, то есть именно в такой форме он осуществляет антирахитическое действие. Витамин Е (токоферол) – антистерильный витамин, антиоксидант. Витамин размножения. Tokus – потомство, phero – несущий (нести). Крысы, получавшие только молоко , хорошо развивались в молодом возрасте, но в зрелом – такое питание нарушало способность к воспроизводству – вызывало бесплодие. При добавлении к таким диетам силоса и зародышей пшеницы беременность проходила нормально, и рождался приплод. Таким образом установлено существование витамина Е. в пищевых продуктах найдены α,β,γ – токоферолы. Большей биологической активностью обладает α-токоферол. Химическая природа витамина Е. в основе лежит гетероциклическое хромановое кольцо (желтого цвета). В химической структуре α – токоферола различают остатки бензопирана и гексадекана. СН3 О СН3 СН3 СН3 СН3 Н3С – С – (СН2)3 – СН – (СН2)3 – СН – (СН2)3 – СН – СН3 Остаток гексадекана НО – 2,5,7,8 – тетраметил – 2 (4’,8’,12’ - триметилтридекин)- 6 - оксихромон СН3 остаток бензопирана Биологическая роль витамина Е. Витамин Е является одним из самых сильных природных антиоксидантов, предохраняющим от окисления жиры и другие легко окисляемые соединения. Он задерживает окисление ненасыщенных жирных кислот, которые входят в состав мембран, в частности фосфолипидных. От наличия этих кислот зависит текучесть мембран. При недостатке витамина Е на мембранах могут идти перекисные процессы. Витамин Е защищает от окисления боковую цепь витамина А. поэтому при гиповитаминозе Е может развиваться гиповитаминоз А. Витамин Е активирует молекулярный кислород и этим стимулирует окислительно – восстановительные реакции. Витамин Е нормализует процессы клеточного дыхания, участвуя в переносе электронов. Витамин Е необходим для нормального функционирования поперечнополосатых мышц, клеток печени, нервной системы и ряда эндокринных желез. Витамин Е имеет антивитамины – это ненасыщенные жирные кислоты, четыреххлористый углерод, пиридин, сульфаниламидные препараты. Синергистом витамина Е (вещество, действующее в одном направлении) является селен- микроэлемент. Гиповитаминоз Е сопровождается главным образом нарушением функции размножения. При этом происходят рассасывание плода, прерывание беременности, нарушение сперматогенеза, то есть клетки сперматозоидов будут иметь дистрофические изменения, то связано с нарушением липидного обмена, особенно в мембранах, где будет происходить окисление ненасыщенных жирных кислот, входящих в их состав, вследствие чего мембрана будет терять текучесть, пластичность, упругость, будет деформироваться. Эти сперматозоиды будут терять подвижность и этой спермой нельзя осеменять. У женских особей яйцеклетка будет нормальная, способная к оплодотворению, но нарушение будет начинаться на стадии развития плода, вследствие чего деформации мембраны. В результате клетка начнет рассасываться, что будет сопровождаться самопроизвольным абортом, то есть выкидышем. Кроме того, при гиповитаминозе Е наблюдается мышечная дистрофия, ожирение печени, анемия, дегенерация спинного мозга и паралич конечностей и другие патологические явления. При гиповитаминозе Е нарушается обмен мышечных белков и небелковых азотсодержащих веществ; повышается выделение с мочой креатинина и некоторых аминокислот; изменяются физико- химические свойства мышечного белка миозина, снижается мышечная возбудимость. Е – гиповитаминозная миодистрофия сопровождается развитием у молодняка животных био-мышеной болезни, то есть мышцы приобретают белый цвет. Окраска мышц зависит от наличия белка миоглобина, а при авитаминозе Е этот белок не образуется. На синтез миоглобина влияет в большей степени селен, который нужно комбинировать с витамином Е и не допускать дефицита этого микроэлемента в рационе. |