Тема 2: Вітаміни. Гормони, фактори росту, їх роль у життєдіяльності організму.

Вітамі́ни (лат. vitae — життя і "амін" - азотиста речовина, що містить NH₂) — органічні сполуки різної хімічної природи, необхідні в невеликих кількостях для нормального обміну речовин і життєдіяльності живих організмів. Багато вітамінів є попередниками коферментів, які беруть участь у ферментативних реакціях. Людина і тварини не синтезують вітаміни, або синтезують у недостатній кількості, тому повинні одержувати їх з їжею. Нестача вітамінів приводить до порушення обміну речовин. Джерелом вітамінів найчастіше є рослини. Звичайно вітаміни поділяються на

· розчинні у воді: В₁ (тіамін), B₂ (рибофлавін), В₃ (нікотинамід, нікотинова кислота), B₅ (пантотенова кислота), B₆ (піридоксин, піридоксаль, піридоксамін), H (B₇) (біотин), B₉ (фолієва кислота), B₁₂ (кобаламін), B₄ (аденін), B₈ (інозитол), B₁₀ (параамінобензойна кислота), B11 (BC) (холін), С (аскорбінова кислота), ;

· нерозчинні у воді: А (ретинол), D₂ (кальциферол), D₃ (холекальциферол), Е (токоферол), К₁ (філохінон).

Залежно від розчинності вітаміни поділяють на водо- (С, групи В, РР і Р) і жиророзчинні (А, D, Е, К). До вітаміноподібних речовин відносять вітаміни Р і й. Вміст вітамінів у продуктах виражають у міліграмах на 100 г продукту або в міліграм-процентах (мг%).

Водорозчинні вітаміни.

До них належать вітаміни С, В1, В2, В6, В9, В12, В15, Р, РР, холін, вітамін Н.

Вітамін С (аскорбінова кислота) — антицинготний. Він бере участь в обміні речовин і потрібний для загального розвитку організму. Недостатня кількість аскорбінової кислоти в організмі призводить до зниження працездатності, швидкого стомлення, різних захворювань.

Вітамін С виробляють тільки рослини, отож овочі, плоди і ягоди є основним джерелом постачання. Особливо багато вітаміну С у шпинаті, зелених волоських горіхах, чорній смородині, лимонах, апельсинах, мандаринах, солодкому стручковому перці, суницях, капусті, томатах. Багаті на вітамін С зелена цибуля, салат, шпинат, зелень петрушки і кропу.

Вітамін С дуже нестійкий, легко окислюється навіть при звичайній температурі. Підвищення температури понад 50 °С при вільному доступі повітря призводить до швидкого його руйнування. Добре зберігається вітамін С у кислому середовищі (квашена капуста). До вітамінів групи В належать В1, В2, В6, В9, В12, В15 .

Вітамін В1 (тіамін) сприяє повному засвоєнню вуглеводів організмом. Недостатня його кількість впливає на нервову систему. Відсутність вітаміну В1 у харчуванні призводить до авітамінозу “бері-бері” (захворювання нервової системи, параліч ніг). Цього вітаміну багато в оболонках і зародку зернових культур, а отже в житньому та пшеничному хлібі, дріжджах, печінці тварин, в овочах, фруктах.

Вітамін В2 (рибофлавін) входить до складу ферментів, які беруть участь у вуглеводному і білковому обмінах. Нестача його призводить до ураження шкіри, запалення язика, губ, розширення кровоносних судин рогової оболонки очей, випадання волосся, передчасного посивіння, сповільнення росту .Особливо багаті на вітамін В2 печінка яловичини, нирки тварин, дріжджі. Він є в овочах, деяких фруктах, зерні, молоці, яєчному жовтку.

Вітамін В6 (піридоксин) бере участь в обміні речовин. Відсутність його в їжі порушує процеси перетворення амінокислот і спричинює запалення шкіри. Вітамін В6 міститься в м'ясі, рибі, печінці, квасолі, горосі, пшениці, дріжджах,

Вітамін В9 (фолієва кислота) забезпечує нормальне кровотворення в організмі і бере участь в обміні речовин. При нестачі фолієвої кислоти у людини розвиваються різні форми недокрів'я. Багато вітаміну В, в зелених листках салату, шпинату, петрушки, зеленій цибулі. Він дуже нестійкий при тепловій обробці.

Вітамін В12 (ціанкобаламін) міститься в печінці, нирках, молочних продуктах, яєчному жовтку та ін. Вітамін В12 бере участь у процесі синтезу білків, сприяє утворенню червоних кров'яних тілець. Відсутність його в організмі спричинює злоякісну анемію.

Вітамін В15 (пангамова кислота) бере участь в окислювальних процесах організму, сприятливо діє на серце, судини, кровообіг, особливо в літньому віці. Міститься у висівках рису, дріжджах, печінці та крові тварин.

Вітамін Р (цитрин) сприяє зміцненню-тонких кровоносних судин, захищає організм від крововиливів, сприяє нагромадженню вітаміну С у тканинах. Він міститься в рослинах, багатих на вітамін С.

Вітамін РР (нікотинова кислота) є складовою частиною деяких ферментів, які беруть участь в обміні речовин. При нестачі цього вітаміну людина може захворіти на пелагру (шершава шкіра), що виявляється у запаленні шкіри, порушенні діяльності органів травлення і нервової системи. Вітамін РР міститься в картоплі, моркві, гречаних і вівсяних крупах, печінці яловичій, хлібі. Він може синтезуватися в організмі людини з амінокислоти триптофану.

Холін впливає на білковий і жировий обмін, знешкоджує шкідливі для організму речовини. Відсутність його сприяє жировому переродженню печінки, ураженню нирок. Холін міститься в печінці, м'ясі, яєчному жовтку, молоці, зерні.

Вітамін Н (біотин) регулює діяльність нервової системи. Нестача його в організмі викликає запалення шкіри, випадання волосся, деформацію нігтів. У невеликій кількості він міститься в печінці, м'ясі, молоці, картоплі та ін.

Жиророзчинні вітаміни. До них належать вітаміни А, D, Е, К. Вітамін А (ретинол) впливає на ріст і нормальний розвиток скелета, на зір, стан шкіри і слизової оболонки. Міститься вітамін А в риб'ячому жирі, печінці, жовтках яєць, молоці, м'ясі. У продуктах рослинного походження жовто-оранжевого кольору і в зелених частинах рослин (шпинаті, салаті) міститься провітамін А — каротин, який в організмі людини під дією ферменту печінки (в присутності жиру) перетворюється на вітамін А. Потреба у вітаміні А на 75 % задовольняється за рахунок каротину.

Вітамін А і каротин добре зберігаються при тепловій обробці. Каротин розчиняється у жирах при пасеруванні овочів і краще засвоюється організмом. Згубно діють на вітамін А сонячне світло, кисень повітря і кислоти.

Вітамін D(кальциферол) бере участь в утворенні кісткової тканини, сприяє утриманню в ній солей кальцію і фосфору, стимулює ріст. При нестачі цього вітаміну в дітей розвивається рахіт, а в дорослих змінюються кісткові тканини. Міститься в печінці тріски, в палтусі, оселедці, печінці яловичій, вершковому маслі, яйцях, молоці та ін. Однак в основному він синтезується в організмі, утворюючись з провітаміну (речовини, яка міститься в шкірі) під дією ультрафіолетового проміння. Надлишкове надходження вітаміну Dможе спричинити отруєння.

Вітамін Е (токоферол) впливає на процеси розмноження. Нестача його викликає зміни в статевій і нервовій системах, порушується діяльність залоз внутрішньої секреції. Вітамін Е міститься в олії і зародках злаків.

Вітамін К (філохінон) бере участь у процесі згортання крові. При нестачі його сповільнюється згортання крові і з'являються підшкірні внутрішньом'язеві крововиливи. Міститься у зелених листках салату, капусти, шпинату, кропиви. Більша частина його синтезується бактеріями в кишечнику.

Гормон (Гормони) (грец. Ορμόνη) - це біологічно-активні хімічні речовини, що виділяються ендокринними залозами безпосередньо в кров і впливають на організм в цілому або на певні органи і тканини-мішені. Гормони служать гуморальними (ті, що переносяться з кров'ю) регуляторами певних процесів у певних органах і системах.

Існують й інші визначення, згідно з якими трактування поняття гормон більш широке: «сигнальні хімічні речовини, що виробляються клітинами тіла і впливають на клітини інших частин тіла». Це визначення є кращим, оскільки воно охоплює багато речовин, які традиційно зараховують до гормонів: гормони тварин, які позбавлені кровоносної системи наприклад, екдізони круглих червів та ін, гормони хребетних, які виробляються не в ендокринних залозах (простагландіни, еритропоетини тощо), а також гормони рослин.

Відкриті в 1902 році Старлінгом і Бейлісом.

Механізми дії

Коли гормон, що знаходиться в крові, досягає клітини-мішені, він вступає у взаємодію із специфічними рецепторами; рецептори "прочитують послання" організму, і в клітині починають відбуватися певні зміни. Кожному конкретному гормону відповідають виключно "свої" рецептори, що знаходяться в конкретних органах і тканинах, - тільки при взаємодії гормону з ними утворюється гормон-рецепторний комплекс.

Механізми дії гормонів можуть бути різними. Одну з груп складають гормони, які з'єднуються з рецепторами, що знаходяться усередині клітин, - як правило, в цитоплазмі. До них належать гормони з ліпофільними властивостями - наприклад, стероїдні гормони (статеві, глюко- і мінералокортикоїди), а також гормони щитовидної залози. Будучи жиророзчинними, ці гормони легко проникають через клітинну мембрану і починають взаємодіяти з рецепторами в цитоплазмі або ядрі. Вони слабо розчинні у воді, при транспортуванні по крові зв'язуються з білками-носіями.

Вважається, що в цій групі гормонів гормон-рецепторний комплекс виконує роль своєрідного внутрішньоклітинного реле - утворившись в клітині, він починає взаємодіяти з хроматином, який знаходиться в клітинних ядрах і складається з ДНК і білка, і тим самим прискорює або сповільнює роботу тих або інших генів. Вибірково впливаючи на конкретний ген, гормон змінює концентрацію відповідною РНК і білка, і разом з тим коректує процеси метаболізму.

Біологічний результат дії кожного гормону вельми специфічний. Хоча в клітині-мішені гормони змінюють зазвичай менше 1% білків і РНК, цього виявляється цілком достатньо для отримання відповідного фізіологічного ефекту.

Більшість інших гормонів характеризуються трьома особливостями:

· вони розчиняються у воді;

· не зв'язуються з білками носіїв;

· починають гормональний процес, як тільки з'єднуються з рецептором, який може знаходитися в ядрі клітки, її цитоплазмі або розташовуватися на поверхні плазматичної мембрани.

У механізмі дії гормон-рецепторного комплексу таких гормонів обов'язково беруть участь посередники, які індукують відповідь клітини. Найбільш важливі з таких посередників - цамф (циклічний аденозінмонофосфат), інозітолтрифосфат, іони кальцію.

Так, в середовищі, позбавленому іонів кальцію, або в клітках з недостатньою їх кількістю, дія багатьох гормонів послаблюється; при застосуванні речовин, що збільшують внутрішньоклітинну концентрацію кальцію, виникають ефекти, ідентичні дії деяких гормонів.

Участь іонів кальцію, як посередника забезпечує вплив на клітини таких гормонів, як Вазопресин і катехоламіни.

Проте є гормони, у яких внутрішньоклітинного посередника дотепер не виявлено. З найбільш відомих таких гормонів можна назвати інсулін, у якого на роль посередника пропонували цамф і цгмф, а також іони кальцію і навіть перекис водню, але переконливих доказів на користь якої-небудь однієї речовини немає. Багато дослідників вважають, що у такому разі посередниками можуть виступати хімічні з'єднання, структура яких повністю відрізняється від структури вже відомих науці посередників.

Виконавши своє завдання, гормони або розщеплюються в клітинах-мішенях, або в крові, або транспортуються в печінку, де розщеплюються, або, нарешті, видаляються з організму в основному з сечею (наприклад, адреналін).

Фактори росту — клас невеликих природних пептидів та білків, що беруть участь в сигнальних системах організму еукаріотів, зв'язуючись із рецептороми на поверхні клітин із головною метою стимулювання росту їх та росту та диференціації. Крім того, фактори росту важливі для регулювання різноманітності клітинних процесів.

Конкретний ефект на клітину та тип клітин, на які діє фактор росту, залижить від конкретного фактору. Наприклад, білок морфогенезу кісток стимулює диференціацію клітин кісток, тоді як фактор росту фібробластів і васкулоендотеліальный фактор росту стимулюють диференціювання кровоносних судин (ангіогенез).

Термін «фактори росту» часто використовується рівноцінно із термінами «цитокіни» та «гормони». Проте, на відміну від гормонів, фактори росту секретуються локально та мають обмежену область дії, тоді як гормони переносіться кровтоком і мають ефект на дуже віддаленні тканини організму. Крім того, гормони не обов'язково мають пептидну природу.

Цитокіни ж історично були пов'язані з гемопоетичними (кровотворними) клітинами і клітинами імунної системи (наприклад, лімфоцитами і клітинами тканин селезінки, тимусу і лімфатичних вузлів). Проте, із поєднанням різних напрямків досліджень стало ясно, що деякі сигнальні білки гемопоетичних клітин та клітин імунної системи також діють і на інші типи клітин і тканин протягом розвитку і в зрілому організмі. Таким чином зараз термін «фактор росту» зберігає значення факторів, що мають ефект на ріст та диференціацію, а «цитокіни» має нейтральне значення, і означає сигнальні фактори, що діють на інші клітини. У цьому значенні деякі циоткіни можуть одночасно бути і факторами росту, наприклад G-CSF і GM-CSF. Проте, деякі цитокіни мають перешкоджаючий ефект на ріст клітини та диференціацію. Інші ж, наприклад FasL, використовуються як «передсмертні» сигнали; вони примушують певні клітини запускати запрограмовану смерть клітини — апоптоз.

Індивідуальні фактори росту зазвичай належать до білих сімейств структурних та білків, що мають відношення до розвитку організму. Відомо десятки факторів росту відомих під назвоами TGF-бета (трансформуючий фактор росту-бета), BMP (білок морфогенезу кісток), нейротрофіни (NGF, BDNF і NT3), фактор росту фібробластів (FGF) тощо. Кілька найкраще відомих факторів росту наведені нижче: