Основы биологической химии предисловие

• Название: Основы биологической химии предисловие
• Анкор: Biokhimia.doc
• Дата: 20.05.2017
• Размер: 7.85 Mb.
• Имя файла: Biokhimia.doc
• Тип: Документы; #8022
• страница: 8 из 15

Глава 7. ВИТАМИНЫ

7.1.Понятие о витаминах

Живая клетка не может существовать без витаминов и гормонов. Эти вещества необходимы организмам в очень малых коли­чествах. Например, 25-летнему мужчине необходимо в су­тки 70г белков, но только 0,0016 г витамина B₁. Но насколько мало со­держание ферментов, витаминов и гормонов в клетках, настолько велико их физиологическое значение в процессе обмена веществ.

Еще в прошлом веке было обнаружено, что для предупреждения и излечения ряда заболеваний (например, цинги; "бери-бери") необходи­мы какие-то определенные питательные вещества в микродозах.

Эти вещества в 1912г. были названы польским ученым К. Функом "витаминами", что в переводе с латинского языка означает "амин жизни". Данное название связано с тем, что первое вещество данного класса со­единений, выделенное в кристаллическом состоянии, было амином.

В настоящее время установлено, что витамины - это низкомоле­кулярные органические вещества, обладающие разнообразным строением и физико-химическими свойствами, то есть это могут быть и амины, и кислоты, и альдозы, и кетозы, и кетокислоты и т.д. Но, тем не менее, термин "витамины" сохранился и используется в литературе как единст­венный для такого рода веществ.

Витамины - необходимые для нормальной жизнедеятельности соединения, синтез которых у организмов данного вида отсутствует или ограничен.

Существует условное деление витаминных веществ на собствен­но витамины и витаминоподобные соединения. Последние похожи по биологическим свойствам на витамины, но требуются обычно в больших количествах. Следует отметить, что не для любого организма одно и то же соединение служит витамином. Например, аскорбиновая кислота яв­ляется для человека и морской свинки витамином, поскольку не синтези­руется у них, а для крыс, кроликов, собак она не является витамином, так как она синтезируется у них в тканях. Источником витаминов у человека служат пища и кишечные бактерии. Последние сами синтезируют некото­рые витамины и являются важным источником их в организме.

Витамины, наряду с белками, жирами, углеводами, минеральными веществами, являются важнейшим пищевым фактором, но в отличие от других пищевых факторов они:

I) не включаются в структуру тканей;

2) не используются организмами в качестве источника энергии;

3) являются незаменимым пищевым фактором.

Каким же образом витамины обеспечивают нормальное протека­ние процессов обмена веществ и ускоряют их регуляцию? Дело в том, что многие витамины являются кофакторами ферментов и тем самым регули­руют обмен веществ через ферменты, проявляя, по существу, каталити­ческую функцию (см. главу 6).

В зависимости от содержания витаминов в организме, различают три состояния организма:

1. Авитаминозы - состояния, связанные с полным отсутствием в пище или с полным нарушением усвоения какого-либо витамина. Эти состояния проявляются очень характерно, клинически, и при отсутствии лечения приводят к летальному исходу.

2. Гиповитамииозы - состояния, при которых снижено поступ­ление в организм или усвоение им каких-либо витаминов. Отсутствие лечения приводит к авитаминозам и всем дальнейшим последствиям. Различают экзогенные и эндогенные причины гиповитаминозов у челове­ка и у животных.

К экзогенным причинам относят недостаточное поступ­ление витаминов с пищей, например, в конце зимы и в весенний период, что вызывает легкие формы гиповитаминозов, которые устраняются употреблением поливитаминных препаратов или продуктов, богатых ви­таминами, например, проросших зерен пшеницы, ржи, кукурузы (так при проращивании пшеничного зерна содержание в нем витаминов С и В₆ возрастает в 5 раз, витамина В₁ - в 1.5 раз; фолиевой кислоты в 4 раза; витамина В₂ - в 13.5 раз, а также увеличивается концентрация природных антибиотиков, антиоксидантов и стимуляторов роста).

К эндогенным причинам гиповитаминозов относятся следующие:

- повышенная потребность в витаминах вследствие умственного и физического перенапряжения или некоторых физиологических и пато­логических состояний (беременность, тиреотоксикоз и другие);

- усиленный распад витаминов в кишечнике вследствие усиления развития микрофлоры;

- болезни печени, поджелудочной железы, приводящие к нару­шению усвоения витаминов;

- лечение инфекционных заболеваний антибиотиками, сульфа­ниламидами и другими лекарствами, угнетающими микрофлору кишечни­ка, приводящее к нарушению усвоения витаминов, синтеза некоторых из них.

Гиповитаминозы, вызванные эндогенными причинами, более серьезны и требуют особого внимания в плане назначения лечения. На­ряду с лечением основного заболевания, являющегося причиной гипови­таминоза, назначают и соответствующие витамины, но, как правило, в виде инъекций, то есть минуя кишечный тракт.

3. Гипервитаминозы - состояния, связанные с избыточным потреблением витаминов. Гипервитаминозы встречаются гораздо реже, чем гиповитаминозы. Более других токсичны витамины А, Д, К. Состояние гипервитаминоза носит характер неспецифического отравления и бывает связано с чрезмерным употреблением синтетических витаминов или про­дуктов, богатых этими витаминами. Общие симптомы гипервитаминозов: потеря аппетита, расстройство моторной функции желудочно-кишечного тракта, сильные головные боли, повышенная возбудимость нервной сис­темы, выпадение волос, шелушение кожи и другие. Гипервитаминоз мо­жет закончиться смертельным исходом.


7.2. Классификация витаминов

Витамины делят по растворимости на две группы: жирораство­римые и водорастворимые витамины. Первые по строению близки к угле­водородам и не содержат полярных групп. Вторые - содержат полярные группы, например, -NH₂, -СООН, -ОН, -SH и другие. Кроме того, иногда витамины классифицируют по физиологическому действию на организм.

Ниже дана классификация по растворимости и в скобках - по физиологической роли витаминов:

витамины жирорастворимые:

А (антиксерофтальмический ); ретинол;

Д (антирахитический); кальциферолы;

Е (антистерильный, витамин размножения); токоферолы;

К (антигеморрагический); нафтохиноны;

витамины водорастворимые

B₁(антиневритный); тиамин;

В₂ (витамин роста); рибофлавин;

В₃ (антидерматитный); пантотеновая кислота;

В₅ (РР) (антипеллагрический); ниацин; никотинамид;

В₆ (антидерматитный); пиридоксин;

В₉ (В_с) (антианемический); фолиевая кислота;

B₁₂ (антианемический); кобаламин;

С (антискорбутный); аскорбиновая кислота;

Н (антисеборрейный); биотин;

Р (капилляроукрепляющий); рутин.

Витаминоподобные вещества также делят на жирорастворимые и водорастворимые. К первым относят витамин F (комплекс ненасыщенных жирных кислот) и убихинон. Ко вторым относятся холин, липоевая кисло­та, инозит, оротовая кислота, пангамовая кислота (В₁₅), парааминобензойная кислота, S- метилметионин (витамин U).

Иногда витамины классифицируют по лечебно-профилактичес­кому эффекту, выделяя отдельные группы витаминов, имеющих сходное физиологическое действие (табл.9).

Таблица 9. Групповая характеристика некоторых витаминов

Группы витаминов	Краткая клинико-физиологическая характеристика	Названия основных витаминов
1. Повышающие общую реакцию организма	Регулируют функциональное состояние центральной нервной системы, обмен веществ и трофику тканей	В1,В2, РР(В5), А,С
2. Антигеморрагические (предотвращающие кровотечения и кровоизлияния)	Обеспечивают нормальную проницаемость и устойчивость кровеносных сосудов, повышают свертываемость крови	С,Р,К
3. Антианемические	Нормализуют и стимулируют кровотворение	В12,ВС,С
4. Антиинфекционные	Повышают устойчивость организма к инфекции: стимулируют выработку антител, усиливают защитные свойства эпителия	С,А
5. Регулирующие зрение	Усиливают остроту зрения, расширяют поле цветного зрения	А,В2,С

7.3. Жирорастворимые витамины

Витамин А (ретинол)

Химическая природа. Известны три витамина группы А: А₁ (рети­нол); А₂; неовитамин А (цис-форма витамина А₁). С химической точки зрения ретинол представляет собой циклический непредельный одно­атомный спирт, состоящий из шестичленного кольца (β-ионона), двух остатков изопрена и первичной спиртовой группы:



Витамин А₂, найденный у пресноводных рыб, имеет дополни­тельную двойную связь в β-иононовом кольце.

Все три витаминаа группы А - кристаллические вещества лимонно-желтого цвета, хорошо растворимы в жирах и жирорастворителях: бен­золе, хлороформе, эфире, ацетоне и т.д. В организме ретинол (витамин А - спирт) превращается в ретиналь (витамин А - альдегид ) и ретиноевую кислоту (витамин А - кислота).

Известны три провитамина А - α -, β -, γ - каротины, отличаю­щиеся по химическому строению и биологической активности. Наиболее активен β - каротин, который в слизистой кишечника подвергается окис­лению по центральной двойной связи с участием фермента каротиндиоксигеназы:



При этом образуются две молекулы активного ретиналя.

Биологическая роль. Все формы витамина А активны и оказы­вают влияние на барьерную функцию кожи, слизистых оболочек и других эпителиальных тканей. Механизм этого влияния до конца не ясен, но предполагают, что витамин А участвует в окислительно-восстановительных реакциях в процессе синтеза белков. Главная роль витамина А - участие в фотохимическом акте зрения и поддержание его остроты. Оказалось, что окисленная форма витамина А - ретиналь в виде цис - изомера является простетической группой белка опсина, образуя хромопротеид - родопсин, или зрительный пурпур - основное свето­чувствительное вещество сетчатки (ретины) глаза (отсюда и название "ретинол").

Гиповитаминоз А. Наиболее ранним признаком недостаточно­сти А является ослабление зрения - сумеречная, или "куриная", слепота. Кроме того, возможна задержка роста в молодом возрасте, общее истощение и похудание. Специфическим признаком гиповитаминоза являются поражения эпителиальных тканей и слизистых оболочек - избыточное ороговение кожи и ее шелушение, сухость слизистых, в том числе и рого­вицы глаза, что ведет к ее воспалению (ксерофтальмии). Сухость кожи и слизистых оболочек способствует проникновению микробов в организм и развитию дерматитов, бронхитов, катаров дыхательных путей. Поэтому витамин "А" называют еще антиинфекционным.

Гипервитамииоз А - встречается чаще всего у жителей Севера, употребляющих иногда в пищу печень белого медведя, тюленя, моржа, содержащую много витамина А. Характерные проявления гипервитаминоза - воспаление глаз, гиперкаратоз, выпадение волос, общее истощение организма вследствие потери аппетита, тошноты, головной боли, бессоницы.

Распространение в природе и суточная потребность. Наи­более богаты этим витамином продукты животного происхождения: пе­чень, яичный желток, цельное молоко, сметана, сливки. Много витамина А в печени морского окуня, трески, палтуса и других рыб. В растительных продуктах: моркови, томатах, свекле содержатся каротиноиды - прови­тамины А. Суточная потребность для взрослого человека составляет от 1 до 2,5 мг витамина А или от 2 до 5 мг β-каротина. Основной тканью, в которой частично накапливается витамин А, является печень, содержа­щая в норме 20 мг витамина А на 100 г.

Витамин Д (кальциферол)

Химическая природа. Витамин Д существует в виде несколь­ких витамеров. Для человека и животных являются активными Д₂ и Д₃ -производные холестерина:

Витамин Д2(эргокальцыиферол)

Витамин Д3(холекальциферол)

Витамины Д₂ и Д₃ - бесцветные кристаллы, не растворимые в воде, но хорошо растворимые в жирах, хлороформе, ацетоне, эфире и других жирорастворителях.

Биологическая роль. Витамин Д участвует в фосфорно-каль­циевом обмене, выполняя и гормональную, и биокаталитическую функ­цию. Витамин Д регулирует транспорт ионов кальция и фосфора через клеточные мембраны и тем самым регулирует их уровень в крови. Эта регуляция основана, по крайней мере, на трех процессах, в которых уча­ствует витамин Д: 1) транспорт ионов кальция и фосфата через эпителий слизистой тонкого кишечника при их всасывании; 2) мобилизация каль­ция из костной ткани; 3) реабсорция кальция и фосфора в почечных ка­нальцах.

Гиповитаминоз Д проявляется в виде заболевания, названного рахитом. Рахит чаще бывает у детей, при этом снижается в крови уровень кальция и фосфора и нарушается минерализация костей, происходит их размягчение, что приводит к деформации костей скелета конечностей, черепа, грудной клетки. У взрослых Д - гиповитаминоз проявляется в хрупкости костей, что приводит к частым переломам. Относительная не­достаточность витамина Д может быть и при нормальном его поступле­нии в организм, она проявляется при заболеваниях печени и особенно почек, так как эти органы принимают участие в образовании активных форм витамина Д.

Гипервитаминоз Д встречается очень редко и отмечен при приеме очень больших доз синтетитеского препарата витамина Д - воз­можен летальный исход. Уровень кальция и фосфатов в крови резко по­вышается (они извлекаются из костей, всасываются из кишечника и реабсорбируются в почках). Это приводит к кальцификации внутренних ор­ганов - сосудов, легких, почек и других.

Распространение в природе и суточная потребность. Наибольшее количество витамина Д содержится в продуктах животного происхождения: в печени, сливочном масле, желтке яйца, а также в дрожжах и растительных жирах. Наиболее богата витамином Д печень рыб, из нее получают рыбий жир, используемый для профилактики и лечения Д - гиповитаминоза.

Суточная потребность в витамине Д для детей колеблется от 12 до 25 мг, а для взрослых его нужно в десятки раз меньше.

Витамин Е (токоферолы)

Химическая природа. Витамин Е имеет три витамера: α, β и γ-токоферолы. По строению они очень близки. Самым активным является α- токоферол, который зачастую и называют витамином Е:



Различные токоферолы отличаются друг от друга числом и располо­жением метильных групп в бензольном кольце. Токоферолы - бесцветные маслянистые жидкости, хорошо растворимые в растительных маслах, спирте, эфирах. Химически устойчивы - выдерживают нагревание с кон­центрированной HCI до 100 °С и на воздухе до 170 °С, но быстро разру­шаются под действием УФ-лучей.

Биологическая роль. По своему механизму действия токофе­рол является биологическим антиоксидантом, благодаря чему обеспечи­вает стабильность биологических мембран клеток организма. Токоферол совместно с селеном участвует в регуляции пероксидного окисления липидов (предохраняет от окисления полиненасыщенные жирные кислоты). Токоферол повышает биологическую активность витамина А, защищая его ненасыщенную боковую цепь от пероксидного окисления.

Гиповитаминоз Е у человека встречается очень редко. У экс­периментальных животных недостаточность токоферола проявляется как патология мембран: нарушается устойчивость их к пероксидам, повыша­ется проницаемость и потеря внутриклеточных компонентов, например, белков, для которых в норме мембрана непроходима. Патология мембран ведет к нарушению нормального развития эмбриона в организме матери, дегенеративному изменению репродуктивных органов, приводящему к стерильности, наблюдается мышечная дистрофия, жировая инфильтра­ция печени и мышечных тканей.

Распространение в природе и суточная потребность. Важ­нейшим источником токоферола для человека служат растительные мас­ла (подсолнечное, кукурузное, хлопковое, оливковое, соевое и другие), а также салат, капуста и семена злаков. Из продуктов животного происхо­ждения витамин Е содержится в мясе, сливочном масле, яичном желтке и др. Поскольку витамин Е откладывается во многих тканях организма, его гиповитаминоз почти не наблюдается, даже если этот витамин не посту­пает с пищей в течение нескольких месяцев. Суточная потребность взрослого человека в токофероле примерно 20-30мг.

Витамин К (нафтохиноны)

Химическая природа. Витамин К имеет два витамера - филлохинон (K₁):



и менахинон (К₂):



Витамин K₁ - светло-желтая жидкость, неустойчивая при нагре­вании в щелочной среде и при облучении; витамин К₂ - желтые кристал­лы, такие же неустойчивые. K₁ и К₂ нерастворимы в воде, но хорошо рас­творимы в органических растворителях.

Биологическая роль, витамин К через ферментную систему участвует в синтезе протромбина в печени, тем самым регулируя процесс свертывания крови, и положительно влияет на состояние кровеносных сосудов.

Гиповитаминоз К приводит к заболеванию "геморрагия" - про­исходят самопроизвольные кровотечения (носовые, кровавая рвота, внутренние кровоизлияния), повышенная кровоточивость при травмах. У взрослых людей гиповитаминоз К встречается редко, так как кишечная флора полностью обеспечивает организм данным витамином. У грудных детей (пока не развита кишечная флора) причиной гиповитаминоза К может служить недостаток витамина К в пище. Основными причинами гиповитаминоза К являются: подавление кишечной флоры лекарствен­ными средствами, заболевания печени и желчного пузыря, при которых нарушается образование желчных кислот (необходимых для всасывания витаминов). В медицинской практике используют препараты витамина К, и его синтетический аналог - викасол.

Распространение в природе и суточная потребность. Источником витамина К являются растительные (капуста, салат, зеленые томаты, зеленые части растений, тыква) и животные (печень) продукты. Суточная потребность для взрослого человека 1-2 мг.
7.4. Водорастворимые витамины

Большинство водорастворимых витаминов и витаминоподобных веществ участвуют в образовании соответствующих коферментов, при­нимающих непосредственное участие в химических реакциях в ходе ме­таболизма веществ. Поскольку витамины этой группы в организме чело­века и животных не синтезируется (за исключениям некоторых), то не­достаточное содержание их в пище может привести к серьезным наруше­ниям обмена веществ.

Витамин B₁ (тиамин)

Химическая природа. Витамин В₁ был названтиамином, так как наряду с аминогруппой он содержит атом серы:



Тиамин - бесцветное кристаллическое вещество, устойчивое к высоким температурам в кислой среде и быстро разрушающееся при на­гревании в нейтральной и щелочной среде. Поэтому при кулинарной об­работке пищи происходит полное или частичное разрушение витамина B₁. Тиамин легко всасывается в кишечнике, в тканях не накапливается, не обладает токсическими свойствами. Избыток В₂ выводится с мочой.

Биологическая роль. Витамин В, в виде тиаминпирофосфата:



является коферментом ряда ферментов и их комплексов, катализирую­щих промежуточный обмен в животных тканях.

Гиповитаминоз В₁. При недостаточности тиамина развивается заболевание "бери - бери", широко распространенное в ряде стран Азии и Индокитая, где основным продуктом питания является полированный рис, содержащий лишь следы тиамина. Специфические симптомы "бери -бери" связаны с нарушением функций пищеварительной, сердечно-сосу­дистой и нервной систем. Более вероятно, что эта болезнь есть следствие комбинированного авитаминоза B₁, В₂, В₅, B₆, С, РР, но основной дефицит при этом в организме витамина B₁. Со стороны пищеварительной системы это проявляется в резкой потере аппетита, снижении секреции желудоч­ного сока и соляной кислоты, атонии (моторная функция), диарее. Харак­терным признаком служит резкая атрофия мышечной ткани (мышечная слабость), снижение сократительной способности сердечной мышцы (та­хикардия и сердечная недостаточность) и гладких мышц (снижение тону­са гладких мышц кишечника). Со стороны нервной системы гиповитами­ноз B₁ проявляется в снижении периферической чувствительности, утрате некоторых периферических рефлексов, в сильных болях по ходу нервов, судорогах, в расстройстве высшей нервной деятельности (страх, сниже­ние интеллекта).

Распространение в природе и суточная потребность. Тиа­мином богаты хлеб грубого помола, горох, фасоль, зародыши семян зла­ков, меньше В₁ в картофеле, моркови, капусте. Из продуктов животного происхождения наиболее богаты тиамином печень, почки, мозги. Суточ­ная потребность в тиамине взрослого человека составляет 1-3 мг.

Витамин В₂ (рибофлавин)

Химическая природа. В основе молекулы рибофлавина лежит гетероциклическое соединение - изоаллоксазин (сочетание бензольного, пиразинового и пиримидинового оснований), к которому присоединен пятиатомный спирт рибит:



Витамин В₂ - оранжевое кристаллическое вещество, хорошо растворимо в воде и дает желто-зеленые флуоресцирующие растворы. Устойчив в кислых растворах, но легко разрушается в нейтральных и щелочных раство­рах при кипячении и под действием УФ - лучей.

Биологическая роль. Витамин В₂ легко окисляется и восста­навливается, что лежит в основе его биологического действия. Являясь частью флавиновых коферментов, он участвует в многочисленных реак­циях окисления веществ в клетках: перенос электронов и протонов в ды­хательной цепи, окисление пирувата, сукцината, α-кетоглутарата, α-глицерофосфата (обмен углеводов), жирных кислот (обмен липидов) в митохондриях и т.д.

Гиповитаминоз В₂ проявляется в снижении содержания коферментных форм его в тканях, что обнаруживается в виде следующих клинических симптомов. По­мимо похудания, остановки роста, выпадения волос, характерных и для других авитаминозов, специфическими для авитаминоза В₂ являются су­хость и воспаление слизистых губ, полости рта (язык), в углу рта и на губах трещины, повышено шелушение кожи (дерматиты). Очень харак­терны изменения со стороны глаз: кератиты - воспалительные процессы роговой оболочки и прорастание ее сосудами (васкуляризация), помутне­ние хрусталика (катаракта). Кроме того может развиваться мышечная слабость и слабость сердечной мышцы, что иногда приводит к коллапсу - параличу этой мышцы.

Распространение в природе и суточная потребность. Ис­точником рибофлавина для человека служат продукты питания и частич­но кишечные бактерии. Богаты витамином В₂ печень, почки, желток яиц, творог. В растительных продуктах (семена злаков, зеленые овощи, репа, яблоки, миндаль, овес, лук-порей и др.) его меньше. Избыток В₂ выводит­ся из организма через почки. Суточная потребность взрослого человека в нем 2-4 мг.

Витамин В₃ ( пантотеновая кислота )

Химическая природа. Пантотеновая кислота является комплексным со­единением β-аланина и α,γ-дигидрокси-β,β-диметилмасляной кислоты:



Витамин В₃ представляет собой вязкую светло - желтую жидкость, хоро­шо растворимую в воде; она малоустойчива и легко гидролизуется под действием кислот и щелочей.

Биологическая функция пантотеновой кислоты реализуется через кофермент А (КоА, коэнзим А), в состав которого она входит. Кофермент А - основной кофермент в клетках, катализирующий реакции ацилирования в процессе обмена углеводов, липидов, белков. Ниже представлена формула кофермента А:



Гиповитаминоз В₃ у человека не обнаружен. Его изучали на животных и людях-добровольцах путем введения антагонистов пантотеновой кислоты. Выявлено, что гиповитаминоз В₃ проявляется в развитии дерматитов, поражении слизистых оболочек, дегенеративных изменениях желез внутренней секреции (например, надпочечников) и нервной систе­мы (невриты, параличи), повреждениях сердца и почек, потере аппетита, истощении, выпадении (аллопеция) и поседении волос и др. Это много­образие клинических проявлений недостаточности В₃ свидетельствует о его очень важной роли в метаболизме веществ и увеличении продолжи­тельности жизни.

Распространение в природе и суточная потребность. Ис­точником В₃ для человека являются кишечные бактерии и продукты пи­тания. Пантотеновая кислота содержится во всех растительных, живот­ных и микробных объектах (отсюда ее название от греческого "пантотен" - повсюду). Для человека основные пищевые источники этого витамина: печень, желток яиц, дрожжи, зеленые части растений, кисломолочные продукты. Суточная потребность взрослого человека в витамине В₃ при­мерно 10 мг.

Витамин В₅

(РР, ниацин, никотинамид, никотиновая кислота )

Химическая природа. Никотиновая кислота (В5, РР) представ­ляет собой соединение пиридинового ряда, содержащее карбоксильную группу (никотинамид отличается наличием амидной группы):

Никотиновая кислота

Никотинамид

Витамин РР - белые игольчатые кристаллы, малорастворимые в воде (1%), но хорошо растворимы в водных растворах щелочей, химически устойчив.

Биологическая роль. Витамин РР в форме коферментов (никотинамидадениндинуклеотида - НАД и никотинамидадениндинуклеотидфосфата - НАДФ) участвует в окислительно-восстановительных ре­акциях, катализируемых дегидрогеназами: окисление углеводов, жирных кислот, глицерина, аминокислот, реакции цикла Кребса, реакции дыха­тельной цепи (биологическое окисление). Кроме того, восстановленная форма НАДФ используется как донор водорода в синтетических (анабо­лизм) восстановительных реакциях (например, в синтезе жирных кислот, холестерина и других стероидов).

НАД состоит из двух частей, объединенных связью между остат­ками фосфорной кислоты. Одна часть представляет собой остаток нуклеотида (адениловой кислоты, см. главу 4). Другая - тоже нуклеотид, в котором в качестве азотистого основания - амид никотиновой кислоты (витамин В₅).

НАД - зависимые дегидрогеназы - катализируют реакции окис­ления веществ путем дегидрирования; при этом окисляемое вещество служит донором водорода (D • H₂), а НАД является акцептором водорода, т.е. восстанавливается. Остаток никотинамида в молекуле НАД принимает непосредственное участие в реакции:



Из двух атомов водорода (2 протона + 2 электрона), отщепляе­мых от субстрата, к НАД присоединяются один протон (второй переходит в среду) и два электрона, в результате чего утрачивается положительный заряд пиридинового цикла НАД. Поэтому в уравнениях реакций окислен­ный и восстановленный НАД изображаются по разному: НАД⁺ и НАД.Н+Н⁺ соответственно.

НАДФ отличается от НАД только наличием дополнительного фосфатного остатка в положении 2 молекулы рибозы в адениловой части молекулы. НАДФ - зависимые дегидрогеназы - катализируют такого же типа реакции, как и НАД - зависимые:

D•H₂ + НАДФ* ↔ НАДФ.Н + Н⁺ + D

Гиповитаминоз В₅(РР) приводит к заболеванию, называемому "пеллагрой". Как правило гиповитаминоз РР сопровождается гиповитаминозами В₂ и В₆, так как для синтеза никотиновой кислоты в организме из триптофана требуются коферменты рибофлавина и пиридоксина. Пелла­гра проявляется в виде дерматита на участках кожи, доступных действию солнечных лучей (фотодерматит), нарушением пищеварения (диарея, язвенная болезнь кишечника), нарушением функции периферических нервов (невриты), атрофией и болезненностью языка (трещины, вздутие) нарушением деятельности мозга (головные боли, психозы, депрессии, слабоумие). При тяжелых формах пеллагры наблюдаются кровоизлияния на протяжении всего желудочно-кишечного тракта.

Распространение в природе и суточная потребность. Как уже было сказано выше, витамин РР может синтезироваться в организме: из 60 молекул триптофана образуется одна молекула ниацина (РР). По­этому продукты, богатые триптофаном (например, молоко, яйца), могут устранять дефицит РР в организме. Основные пищевые источники ниаци­на для человека - животные (мясо, печень, почки), многие растительные (хлеб, картофель, крупы, грибы) и кисломолочные продукты. Молоко и яйца содержат следы ниацина. Суточная потребность в РР зависит от потребления триптофана. Она составляет для взрослого человека 15-25мг.

Витамин В₆ (пиридоксин)

Химическая природа. Термин "витамин В₆" применяется к трем производным 3-оксипиридина, обладающим витаминной активностью -пиридоксину (пиридоксол), пиридоксалю и пиридоксамину, имеющим следующее строение:

Пиридоксин

Пиридоксаль

Пиридоксамин

Витамин В₆ - белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде и этаноле. Водные растворы его устойчивы к кислотам и щелочам, но чувствительны к действию света, особенно при нейтральном рН сре­ды.

Биологическая роль. Все три формы витамина В₆организме легко переходят в пиридоксальфосфат:



который входит в состав коферментов почти всех классов ферментов: оксидоредуктаз, трансфераз, гидролаз, лиаз и изомераз. К числу важ­нейших функций пиридоксальфосфата (в составе различных ферментов) можно отнести следующие: окисление (обезвреживание) биогенных ами­нов, взаимопревращение и катаболизм аминокислот (обмен белков), био­синтез гормонов в щитовидной железе и катаболизм их в перифериче­ских тканях, окисление (обезвреживание) γ-аминомасляной кислоты (ме­диатора торможения ЦНС), синтез ниацина из триптофана, образование биогенных аминов (тканевых и нервных медиаторов), биосинтез гемагемоглобина и миоглобина, биосинтез липидов; утилизация D-аминокислот, участие в гликогенолиэе и т.д. Таким образом, пищевой дефицит В₆ мо­жет привести к возникновению многочисленных нарушений в обмене ве­ществ.

Гиповитаминоз В₆ у человека встречается реже, чем у живот­ных. У детей пиридоксиновая недостаточность сопровождается повышен­ной возбудимостью ЦНС, периодическими судорогами, что связано, веро­ятно, с недостаточным образованием γ-аминомасляной кислоты - тормоз­ного медиатора нейронов мозга, с дерматитами. У взрослых людей могут возникать пеллагроподобные дерматиты, не излечиваемые ниацином, повышенная возбудимость нервной системы, нарушение кроветворения.

Распространение, в природе и суточная потребность. Ис­точником В₆ для человека служат кишечные бактерии и пища. В₆ широко распространен в растительных и животных продуктах. Он содержится в хлебе, горохе, фасоли, картофеле, мясе, почках, печени, кислом молоке, рыбе, капусте, моркови, зелени и др. Суточная потребность в витамине В₆ для взрослого человека 2-3 мг.

Витании В₉ (B_С, фолиевая кислота)

Химическая природа. Фолиевая кислота состоит из трех структурных единиц: остатка теридина (I), парааминобензойной (П ) и L - глутаминовой (III) кислот - и имеет следующую структуру:



B_С (В₉) - желтый кристаллический порошок без запаха и вкуса, ограниченно растворимый в воде, но хорошо растворимый в разбавлен­ном растворе спирта.

Биологическая роль. Фолиевая кислота в организме превра­щается в тепрагидрофолиевую кислоту (ТГФК):



которая выполняет коферментные функции, связанные с переносом одноуглеродных групп при биосинтезе метионина и тимина (перенос ме­тельной группы - СН₃ ), серина (перенос оксиметильной группы CH₃O-), при образовании пуриновых нуклеотидов (перенос формальной группы НСОО-) и так далее. Таким образом, B_С играет важную роль в процессах обмена нуклеиновых кислот и белков.

Гиповитаминоз В₉ (В_С) встречается очень редко и приводит к анемии. Причиной ее служит нарушение биосинтеза пуриновых основа­ний и дезокситимидинфосфата, что вызывает угнетение синтеза ДНК и деления (пролиферации) кроветворных клеток. При этой анемии наблю­дается снижение количества эритроцитов и гемоглобина в крови, а также лейкоцитов (лейкопения). Особенно важен В_С для бактерий, являясь их главным ростовым фактором. У человека гиповитаминоза В_С практически не бывает, так как этот витамин синтезируется микрофлорой кишечника и поступает с пищей.

Распространение в природе и суточная потребность. Фолиевая кислота широко распространена в природе. Ею богаты и расти­тельные (салат, капуста, томаты, земляника, шпинат), и животные (пе­чень, мясо, желток яиц, почки) продукты, а также дрожжи. Суточная по­требность в фолиевой кислоте взрослого человека - 200-400 мкг. У бере­менных потребность в ней возрастает в 2 раза.

Витамин В₁₂ ( кобадимим, цианокобаламин )

Химическая природа. В₁₂ - единственный витамин, содержа­щий в своей молекуле металл - кобальт. Молекула В₁₂ (представлена ни­же) имеет очень сложное строение: центральный атом Со(III) соединен координационными связями с атомами азота четырех восстановленных пиррольных колец, с атомом азота 5,6 - диметилбензимидазола и с циа­нид-ионом; ко второму атому азота бензимидазола присоединен нуклеотидный лиганд, содержащий рибозу и фосфатный остаток.

Биологическая роль. В₁₂ входит в состав коферментов, кото­рые участвуют в катализе различных реакций трансметилирования, дезаминирования, изомеризации. Кроме того, предполагают, что кобаламины облегчают депонирование и образование коферментных форм фолиевой кислоты и тем самым посредством коферментов фолиевой кислоты уча­ствуют в синтезе ДНК и пролиферации кроветворных клеток.

Гиповитаминоз В₁₂ приводит к анемии. Помимо этого возмож­ны расстройства деятельности нервной системы, резкое снижение ки­слотности желудочного сока. Для нормального всасывания B₁₂ в кишеч­нике желудочный сок должен содержать особый белок гастромукопротеин (названный внутренним фактором Касла), который связывает В₁₂ в сложный комплекс, и только в таком виде В₁₂ усваивается в кишечнике. Если нарушен синтез внутреннего фактора в слизистой оболочке желуд­ка, то наступает авитаминоз В₁₂ даже при достаточном поступлении его с пищей; в этом случае назначают инъекции В₁₂.

Распространение в природе и суточная потребность. Час­тично В₁₂ синтезируется кишечными бактериями. Это единственный вита­мин, синтез которого осуществляется исключительно микроорганизмами; ни растения, ни ткани животных этой способностью не обладают. Расти­тельные продукты бедны кобаламинами. Основные источники В₁₂ для человека - мясо, говяжья печень, почки, рыба, молоко, яйца. Главным местом накопления витамина В₁₂ в организме человека является печень, в которой содержится до нескольких миллиграммов витамина. Суточная потребность взрослого человека в витамине В₁₂ - 2,5-5 мкг. В медицин­ской практике применение кобаламинов целесообразно в сочетании с витамином В_С и железом, так как они необходимы для синтеза гемогло­бина.



Витамин В₁₂(кобаламин)

Витамин С (аскорбиновая кислота)

Химическая природа. По химической структуре аскорбиновая кислота представляет собой лактон кислоты со структурой, близкой структуре L - глюкозы.

Витамин С - бесцветные кристаллы кислого вкуса, хорошо рас­творимые в воде и хуже - в этаноле, нерастворимые в других органиче­ских растворителях. Аскорбиновая кислота легко разрушается в присут­ствии кислорода, этому способствуют ионы железа и меди. При кулинар­ной обработке продуктов, содержащих витамин С, он частично разрушаются. Биологическая роль витамина С связана с его участием в окислительно-восстановительных процессах. Аскорбиновая кислота образу редокс - пару с дегидроаскорбиновой кислотой:

L-аскорбиновая кислота

L-дегидроаскорбиновая кислота

Благодаря своим окислительно-восстановительным свойствам витамин С участвует в процессах превращения ароматических аминокислот с обра­зованием некоторых нейромедиаторов, в синтезе кортикостероидов, в процессах кроветворения и в образовании коллагена, являющегося глав­ным внеклеточным компонентом соединительной ткани.

Гиповитаминоз С приводит к заболеванию "цинга". Недостаток витамина С приводит к нарушению образования коллагена соединитель­ной ткани, постепенному разрушению её. В результате повышается про­ницаемость и ломкость капилляров и возникают подкожные кровоизлия­ния. На основе возникших биохимических нарушений развиваются внеш­ние проявления цинги: расшатывание и выпадение зубов, кровоточивость десен, отеки и боли в суставах, бледность кожных покровов, кровоизлия­ния, поражения костей.

Распространение в природе и суточная потребность. Све­жие фрукты и овощи являются основным источником витамина С для человека. Особенно богат им шиповник. Много аскорбиновой кислоты в салате, капусте, перце, хрене, укропе, цитрусовых, томатах, щавеле, кар­тофеле. Богаты витамином С - хвоя, листья березы, липы, черной сморо­дины, малины. Суточная потребность в витамине С для взрослого чело­века 100-120 мг.

Витамин Н ( биотин )

Химическая природа. Молекула биотина состоит из имидазолового и тиофенового колец, составляющих гетероциклическую часть молекулы, а боковая цепь представлена валериановой кислотой:



Биотин - бесцветные игольчатые кристаллы, хорошо раствори­мые в воде, ограниченно растворимы в спиртах и нерастворимы в других органических растворителях. Биотин устойчив к действию кислорода и серной кислоты, но разрушается под действием перекиси водорода, бро­ма, соляной и азотной кислот, щелочей.

Биологическая роль. Биотин в качестве кофермента входит в ферменты, катализирующие реакции карбоксилирования и транскарбоксилирования, имеющие важное значение при синтезе высших жирных кислот, белков, пуриновых нуклеотидов.

Гиповитаминоз Н у человека практически не выявлен. Недос­таточность его может возникать в случае употребления большого коли­чества сырых яиц или приема сульфаниламидных препаратов и антибио­тиков, подавляющих рост бактерий в кишечнике и тем самым снижающих синтез в организме биотина. Клинические симптомы гиповитаминоза: дерматиты, выпадение волос, усиление выделения жира сальными желе­зами кожи (себоррея), поражение ногтей, боли в мышцах, усталость, сонливость, депрессия, а также анемия.

Распространение в природе и суточная потребность. В основном потребность человека в биотине покрывается за счет его био­синтеза кишечными бактериями. Богаты биотипом горох, соя, цветная капуста, грибы, яичный желток, печень и т.д. Суточная потребность в биотине составляет около 150 - 200 мкг.

Витамин Р (рутин, витамин проницаемости)

Химическая природа. Известно более десятка веществ с Р-витаминной активностью, в основе всех их лежит скелет флавона. Вита­мин Р - это катехины, флавины, флавононы, изофлавоны и другие биофлавоноиды. Препараты биофлавоноидов - кристаллические вещества желтого или оранжевого цвета, плохо растворимые в воде, но хорошо растворимые в уксусной кислоте, спирте и разбавленных щелочных растворах. В качестве примера приводится структура рутина, выделенного из листьев гречихи:



Биологическая роль биофлавоноидов заключается в стабили­зации основного вещества соединительной ткани, причем их действие взаимосвязано с действием витамина С. Вероятно, витамины Р и С функ­ционируют в окислительно-восстановительных реакциях вместе, образуя единую систему, что косвенно подтверждается лечебным эффектом пре­парата аскорутина.

Гиповитаминоз Р проявляется симптомами повышенной лом­кости и проницаемости капилляров, точечными кровоизлияниями и кро­воточивостью десен. Поэтому витамин Р называют капилляроукрепляющим и витамином проницаемости.

Распространение в природе и суточная потребность. Р-витаминными веществами богаты свежие фрукты и ягоды, особенно чер­ноплодная рябина, черная смородина, яблоки, виноград, лимон, а также листья чая и плоды шиповника. Суточная потребность 25 -50 мг.

7.5. Витаминоподобные вещества

Парааминобензойная кислота - кристаллическое вещест­во, плохо растворимое в воде, хорошо - в спирте и эфире, химически стойкое, выдерживает кипячение в кислой и щелочной среде:



Биологическая роль - входит в состав молекулы фолиевой ки­слоты, являющейся необходимым факторам для жизнедеятельности мик­роорганизмов. Кроме того, п-аминобензойная кислота необходима для нормального процесса пигментации волос, шерсти, кожи.

Источники: печень, почки, мясо, дрожжи; в меньшей мере - молоко, яйца, картофель, хлеб, шпинат, морковь.

Витамин В₁₅(пангамовая кислота) имеет следующее строение:



Биологическая роль изучена недостаточно. Предполагают, что пангамовая кислота участвует в биосинтезе холина, метионина, креа­тина в качестве источника метильных групп. Гипо- и гиперавитанинозы у человека неизвестны, но препараты пангамовой кислоты дают хороший лечебный эффект при жировом перерождении печени и кислородном голодании.

Источники: печень, семена растений, дрожжи.

Инозит - растворимый в воде шестиатомный атирт циклогексанол:



Отсутствие этого вещества в организме животных приводит к ос­тановке роста, потере шерстного покрова, отложению холестерина в печени.

Биологическая роль инозита, вероятно, связана с обменом фссфо-глицеридов. Для человека витаминные свойства инозита до конца не установлены. На практике инозит используют как липотропный препа­рат для лечения мышечной дистрофии.

Источники: печень, мясо, молоко, хлеб из муки грубого помола, овощи и фрукты.

Коэиаим Q (убихинон, KoQ). Широко распространенный жирорастворимый кофермент - найден в клетках животных, растений, микроорганизмов, грибов (убихинон - вездесущий хиной). Внутри клеток он локализован в митохондриях и в мембранных структурах (в случае бактерий). Убихиноны являются производными бензохинона и обладают боковой цепью, состоящей из большого числа изопреноидных остатков:



Биологическая роль - является обязательным компонентом дыхательной цепи, осуществляет в митохондриях перенос электронов от мембранных дегидрогеназ на цитохромы. В организме человека KoQ мо­жет синтезироваться из мевалоновой кислоты и продуктов обмена фенилаланина и тирозина. Недостаток KoQ в организме приводит к развитию анемии, мышечной дистрофии и сердечной недостаточности.

Витамин U ( противоязвенный фактор) - кристалличе­ское вещество, хорошо растворимое в воде, при 100 °Слегко разрушает­ся, особенно в нейтральной и щелочной среде; устойчив в кислой среде.

Биологическая роль: известно, что у крыс он полностью заме­няет потребности в метионине (так как по химической природе является S -метилметионином), у животных и человека принимает участие в синте­зе метионина, холина и креатина; бактерии используют его в качестве донора метальных групп. Витамин U излечивает язвенную болезнь. Его применяют либо в качестве индивидуального препарата, или в составе капустного сока, причем в первом варианте он в 1000 раз активнее - уже через 15-20 дней наступает выздоровление.

Источники витамина U: свежая капуста, зелень петрушки и репы, морковь, лук, перец, зеленый чай, бананы, фрукты, сырое молоко, печень идругие.

Липоевая кислота имеет следующее строение:



Является фактором роста молочнокислых бактерий, а также не­которых стрептококов. Является коферментом наряду с тиаминпирофосфатом и КоА сложной мультимерной лируват- и кетоглутаратдегидрогеназной системы. Липоевая кислота играет незаменимую роль в окислении и переносе ацильных групп.

Холин является структурным компонентом более сложного ор­ганического фосфорсодержащего соединения - фосфатидилхолина, или лецитина, открытого в яичном желтке и ткани мозга. Имеет следующее строение:

НО—СН₂—СН₂—N⁺(CH₃)₃

Особая роль лецитина обусловлена именно холимом в его соста­ве. Недостаток холина в пище или его исключение приводит к ожирению печени. Холин - "частичный витамин", так как он в достаточном количе­стве синтезируется в организме человека и животных, но при недостатке в пище белка, необходимого для синтеза, может возникнуть и недостаток этого витамина. Холин хорошо растворим в воде и спирте.

Холин является составной частью ацетилхолина - медиатора нервного импульса, а также участвует в реакциях трансметилирования при биосинтезе метионина, пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов фосфолипидов и других.

Источники: печень, почки, мясо, рыба, капуста.

Витамин F (комплекс ненасыщенных жирных ки­слот). В этот комплекс входит линолевая, линоленовая, арахидоновая (см. главу 5) кислоты. Эти кислоты не синтезируются в животном орга­низме и должны поступать в организм с пищей.

Витамин F участвует в регуляции обмена липидов и способствует выведению из организма животных и человека холестерола, а это пре­дотвращает атеросклероз. Отмечено также положительное влияние ви­тамина F на состояние кожного и волосяного покровов.

Источники: линолевой и линоленовой кислот - растительные масла (подсолнечное, соевое, хлопковое, льняное); арахидоновой - жиры животного происхождения.